Цель: Изучение процессов диффузии и временной зависимости глубины залегания p-n перехода.
Исходные данные
Температура легирования - 1473K;
Исходный материал - кремний n -типа;
Результаты вычислений
Диффузант
Алюминий (Al)
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Предельная растворимость примеси N0 = 1,5.1025м-3
Константа диффузии при T=1473K, D0 = 8,00.10-4м2/c
Энергия активации: 3,77 эВ
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Временная зависимость глубины залегания p-n перехода
Диффузант
Железо (Fe)
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Предельная растворимость примеси N0 = 2,0.1016м-3
Константа диффузии при T=1473K, D0 = 6,20.10-7м2/c
Энергия активации: 0,72 эВ
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Временная зависимость глубины залегания p-n перехода
Диффузант
Индий (In)
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Предельная растворимость примеси N0 = 1,0.1025м-3
Константа диффузии при T=1473K, D0 = 1,40.10-3м2/c
Энергия активации: 3,89 эВ
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Временная зависимость глубины залегания p-n перехода
Выводы:
В ходе выполнения данной лабораторной работы были изучены процесс диффузии и временная зависимость глубины залегания p-n перехода. Проводилось легирование тремя элементами: золото, алюминий и бор. Все три элемента диффундировали при одинаковых условиях. Но глубина залегания p-n перехода в этих трех образцах разная. Анализируя, эти три графика видно, что наибольшая глубина залегания p-n перехода у бора, а наименьшая - у золота. Золото, по сравнению с бором и алюминием, имеет большую атомную массу, а это значит, что атомам золота будет сложно проникать в полупроводник, таким образом, глубина залегания p-n перехода у золота будет небольшой.
Глубина залегания p-n перехода зависит от константы диффузии (а константа диффузии зависит от энергии активации, т. е. чем меньше Еа, тем меньше Di), а чем меньше будет константа диффузии тем больше будет глубина залегания р-n перехода, а также глубина р-n перехода зависит и от предельной растворимости примеси, т. е. чем она меньше, тем меньше глубина. У золота глубина р-n перехода меньше чем у бора, несмотря на то, что константа диффузии у бора больше чем у золота. Так как золото диффундирует, в отличие от других металлов, слоями (принцип диффузии у золота похож на песок, скатывающийся по гладкой поверхности.)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
Изучение температурной зависимости глубины залегания p-n перехода при постоянном времени (ограниченный источник)
Цель Изучение процессов диффузии и температурной зависимости глубины залегания p-n
Исходные данные
Время легирования - 24 часа;
Исходный материал - кремний n -типа;
Результаты вычислений
Диффузант
Алюминий (Al)
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Предельная растворимость примеси N0 = 1,5.1025м-3
Константа диффузии при T=1473K, D0 = 8,00.10-4м2/c
Энергия активации: 3,77 эВ
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Временная зависимость глубины залегания p-n перехода
Диффузант
Железо (Fe)
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Предельная растворимость примеси N0 = 2,0.1016м-3
Константа диффузии при T=1473K, D0 = 6,20.10-7м2/c
Энергия активации: 0,72 эВ
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Временная зависимость глубины залегания p-n перехода
Диффузант
Индий (In)
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Предельная растворимость примеси N0 = 1,0.1025м-3
Константа диффузии при T=1473K, D0 = 1,40.10-3м2/c
Энергия активации: 3,89 эВ
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Временная зависимость глубины залегания p-n перехода
Выводы:
Легирование производится при разных температурах. С ростом температуры коэффициент диффузии увеличивается экспоненциально (по закону Аррениуса) и, следовательно, глубина залегания p-n перехода с ростом температуры экспоненциально возрастает. Если сравнить глубину залегания p-n перехода у золота, бора и алюминия при одинаковой температуре, то у бора она будет большей, а у золота наименьшей, главные причины этого такие же, как и в первой лабораторной работе, т. е. масса атома золота наибольшая из данных элементов, значит проникать в полупроводник ему будет труднее и глубина залегания р-n перехода будет меньше, чем у бора и алюминия.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
Изучение временной зависимости глубины залегания p-n перехода при при постоянной температуре (источник постоянной концентрации)
Цель: Изучение процессов диффузии и временной зависимости глубины залегания p-n перехода
Исходные данные
Температура легирования - 1473K;
Исходный материал - кремний n -типа;
Результаты вычислений
Диффузант
Алюминий (Al)
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Предельная растворимость примеси N0 = 1,5.1025м-3
Константа диффузии при T=1473K, D0 = 8,00.10-4м2/c
Энергия активации: 3,77 эВ
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Временная зависимость глубины залегания p-n перехода
Диффузант
Железо (Fe)
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Предельная растворимость примеси N0 = 2,0.1016м-3
Константа диффузии при T=1473K, D0 = 6,20.10-7м2/c
Энергия активации: 0,72 эВ
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Временная зависимость глубины залегания p-n перехода
Диффузант
Индий (In)
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Предельная растворимость примеси N0 = 1,0.1025м-3
Константа диффузии при T=1473K, D0 = 1,40.10-3м2/c
Энергия активации: 3,89 эВ
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Временная зависимость глубины залегания p-n перехода
Выводы:
Так же как и в первой лабораторной работе, глубина залегания p-n перехода главным образом определяется предельной растворимостью примеси, поэтому она наибольшая у бора. Наименьшая глубина залегания у золота. Но результаты данной лабораторной работы отличаются от результатов первой - глубина залегания p-n перехода при одинаковых легирующих примесях в третьей работе меньше. Это можно объяснить тем, что в данной лабораторной работе легирование производится из неограниченного источника, следовательно, концентрация примеси на границе не изменяется и требуется большее время для перераспределения примесей по объему.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
Изучение временной зависимости глубины залегания p-n перехода при постоянном времени (источник постоянной концентрации)
Цель
: Изучение процессов диффузии и температурной зависимости глубины залегания p-n перехода Исходные данные
Время легирования - 24 часа;
Исходный материал - кремний n -типа;
Результаты вычислений
Диффузант
Алюминий (Al)
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Предельная растворимость примеси N0 = 1,5.1025м-3
Константа диффузии при T=1473K, D0 = 8,00.10-4м2/c
Энергия активации: 3,77 эВ
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Временная зависимость глубины залегания p-n перехода
Диффузант
Железо (Fe)
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Предельная растворимость примеси N0 = 2,0.1016м-3
Константа диффузии при T=1473K, D0 = 6,20.10-7м2/c
Энергия активации: 0,72 эВ
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Временная зависимость глубины залегания p-n перехода
Диффузант
Индий (In)
Исходная концентрация доноров C = 5,0.1011м-3
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.