Додаткові методи очищення

Якщо очищені речовини знаходяться у твердому стані, а питома поверхня кристалів мала (як у випадку монокристалів), то при звичайних температурах більшість домішкових атомів не проникає глибоко в кристал, і забруднення обмежується поверхнею. Однак при нагріванні адсорбовані на поверхні домішки можуть проникнути в обсяг кристала. В принципі це можна усунути, якщо до нагріву піддати кристал травленню. Однак при травленні слід дотримуватися максимальної обережності. По-перше, хімічні реактиви, які відповідно до звичайних стандартами вважаються «чистими», значно поступаються надчистих кристалічним речовинам, отриманим за допомогою зонної плавки. По-друге, домішки з травителя виділяються на чистому матеріалі по електрохімічного механізму. Так, наприклад, ведуть себе мідь на германій, золото на кремнії. Отже, травлення, замість того щоб очищати поверхню, забруднює її. Щоб цього не відбувалося, поверхню промивають розчином, який утворює розчинне комплексне з'єднання з розглянутої домішкою. Зокрема, для видалення міді використовують розчин або розплав ціаніду калію. У той же час домішкові атоми, навіть коли їх на поверхні твердої фази і немає, можуть потрапити туди при нагріванні або з газу, або зі стінок посудини. Наприклад, мідь присутня майже скрізь і уникнути її майже не вдається. Це особливо неприємно, оскільки мідь проникає з порівняно високою швидкістю в більшість кристалічних тіл при дивно низьких температурах в германій при 700°, в сульфід свинцю при 300° і в теллурид вісмуту при 100°. У подібних випадках проникнення міді в кристал попереджають, приводячи зразок в контакт з такими речовинами, які не проникають в кристал або принаймні проникають в нього значно повільніше, ніж мідь; такі речовини утворюють рідку або тверду фазу і взаємодіють з міддю набагато інтинсивніше, ніж з чистою речовиною. Інакше кажучи, рівновага «чиста тверда фаза/кристал/стік» характеризується коефіцієнтом розподілу

Рідкі сплави свинцю, олова, індію, золота, срібла, сурми, цинку можна використовувати для очищення германію від міді та запобігання забрудненню його міддю. Завдяки тому що величини k малі, екстракція дуже ефективна; наприклад, при 700° для сплаву германій-свинець k = 6,3*10^-6, для сплаву германій-олово k = 4*10^-7, для сплаву германій-золото k =2*10^-7. Нікель добре екстрагується з германію розплавленим свинцем, а мідь, залізо, алюміній - окисними стеклами (фосфорний ангідрид, окис бору). Виявлено, що рідкі сплави золото-кремній, олово-кремній є «стоками» для міді, а відповідні сплави міді, нікелю, срібла, вісмуту-для золота з кремнію. Розплавлені цинк і кадмій діють як «стік» для міді в сульфіду цинку і кадмію, а сірка або сірководень для міді та нікелю в сульфіді свинцю. Аналогічним чином кисень діє відносно літію в германії і кремнії. У цих останніх випадках механізм дії дещо відрізняється від випадку зі сплавами, хоча принцип один і той же: гази, реагуючи з домішками, утворюють на поверхні з'єднання Cu₂S, NiS, Li₂O і таким чином витягують з кристалу і перешкоджають входженню в нього з навколишнього середовища міді, нікелю, літію. Оскільки домішкові атоми виводяться з кристалу, то зазначені прийоми можна, очевидно, використовувати як методи очищення. Це і було зроблено для кремнію, сульфідів цинку і кадмію.

Список використаної літератури

1. Крёгер Ф. Н. Химия не совершенних кристаллов. / Крёгер Ф. Н. — 1969. —654 с.

2. Ормонт Б. Р. Введения в физическую химию и кристалохимию полупроводников. / Ормонт Б. Р — Высшая школа, 1968.

3. Тёмкин Д. Е. Захват инородних частиц кристаллом, растущим из расплава с примесиями / Тёмкин Д. Е., Чернов А. А., Мельникова А. М., Кристаллография. 1977.— № 1, 27-34 с.

4. Шалимовой К.В Практикум по полупроводникам и полупроводниковим приборам. / Шалимовой К.В. – Высшая школа. 1968р.

5.. Таиров Ю.М. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов. / Ю.М Таиров, В.Ф. Цветков. — Высшая школа, 1990р.

Дата добавления: 2015-10-13