76. Механическая подпитка расплава жидкой фазой.

Механическую подпитку кристаллизуемого расплава жидкой фазой чаще всего осуществляют при выращивании кристаллов методом Чохральского. Наибольшее распространение получили две модификации этого метода: первый — вытягивание монокристалла из расплава в плавающем тигле или вытягивание кристалла из тигля, разделенного перегородкой, через которую рабочая и подпитывающая части тигля соединены капиллярным каналом. Процесс выращивания легированных кристаллов из капиллярного двойного тигля является своеобразной комбинацией процессов зонной плавки и нормальной направленной кристаллизации. Для обеспечения постоянства состава кристаллов, выращиваемых этим методом, достаточно, чтобы на протяжении всего процесса роста при изменении высоты расплава отношение площади рабочей части тигля ко всей его площади сохранялось постоянным.

77. Механическая подпитка расплава газовой фазой.

Механическую подпитку кристаллизуемого расплава газовой фазой осуществляют как при выращивании кристаллов методом Чохральского, так и при выращивании методом зонной плавки. Подпитка может проводиться как нелетучей, так и летучей примесью. По этой схеме выращивание кристаллов ведут в установке со специально подогреваемыми стенками рабочей камеры. В этом случае система представляет собой замкнутый, предварительно вакуумированный объем с определенным температурным полем. В зоне пониженных температур помещают избыточное количество летучего компонента (источник).

78. Перечислите важнейшие факторы, влияющие на локальную неоднородность состава кристалла.

Одним из важнейших факторов, влияющих на локальную неоднородность состава, являются конвективные потоки расплава, омывающие фронт кристаллизации.

79. Каким образом гидродинамические потоки в расплаве влияют на толщину диффузионного слоя и локальную неоднородность состава кристалла? Какие условия обеспечат максимальную однородность кристалла?

При вытягивании кристалла без вращения тигля и кристалла наблюдаемые потоки растекаются от горячих стенок тигля к более холодному центру. Диффузионный слой на фронте кристаллизации приобретает форму полусферы. В результате неоднородной толщины диффузионного слоя увеличивается неоднородность распределения примеси в кристалле. Для обеспечения однородности необходимо вращать и кристалл и тигель, причем в разных направлениях (тигель вращается с минимальной скоростью, а кристалл с максимальной).

80. Каким образом тепловые условия процесса влияют на толщину диффузионного слоя и локальную неоднородность состава кристалла?

см. 79.

81. Приведите классификацию стекол и примеры представителей различных групп.

Наибольшее применение в электронной технике имеют стекла на основе неорганических соединений. По типу соединений различают:

- элементарные (S, Se, As, P, C)

- галогенидные (BeF4 - фторбериллатное стекло)

- халькогенидные (соединения с мышьяком (AsS, AsSe, AsTe), GeAsX, Ge - Sb - X, GePX)

- оксидные стекла (SiO2, GeO2, B2O3, P2O5, As2O3)

- сульфатные, нитратные, карбонатные

82. В чём состоит отличие стеклообразное состояния твердого тела от кристаллического?

Стекло: не имеет конкретной температуры плавления, изотропно, имеет аморфную структуру.

83. Какое состояние энергетически более выгодное – стеклообразное или кристаллическое? Почему при нормальных условиях не происходит переход из стеклообразного состояния в кристаллическое?

По теории Лебедева более выгодно кристаллическое состояние, но не намного. Поскольку по теории стекло тоже обладает кристаллической структурой, однако их решетка несимметрична и непериодична. Отсюда и разница в энергии.

84. В чём отличие строения стекла от строения кристалла?

Стёкла имеют лишь ближний порядок, аморфны по своей структуре, изотропны.

85. Покажите, каким образом строение стекла влияет на его свойства?

86. Роль стеклообразователя и модификатора, как компонентов стекла. Примеры этих соединений

Стеклообразователи – оксиды (и др. в.-ва), способные самостоятельно образовывать непрерывную структурную сетку.

Модификаторы – в-ва неспособные самостоятельно образовывать трёхмерную сетку. В силикатных стёклах это оксиды металлов 1 и 2 группы. Их назначение – изменять физикохимические свойства стекла (температура плавления, газопроницаемость, оптические свойства)

87. Изобразите графическую зависимость вязкости стекла от температуры. Понятия «длинное» и «короткое» стекло.

Длинные стёкла – большой температурный интервал формообразования (250 – 500 С)

Короткие стёкла – малый температурный интервал интервал формообразования

88. Расположите стёкла указанного состава в порядке увеличения вязкости.

2Na₂O*SiO₂, Na₂O*SiO₂, Na₂O*2SiO₂, SiO2

Введение оксидов Ме понижает вязкость, т.к. ионы внедряясь в структуру замещают прочную связь Si—O.

89. Расположите стёкла указанного состава в порядке увеличения вязкости.

2Na₂O*SiO₂, 2K₂O*SiO₂, Li₂O*SiO₂, Na₂O*SiO₂, SiO2

При увеличении атомного номера в группе металла, его оксид будет повышать вязкость

90. Покажите, как состав стёкол и газовая среда в процессе варки влияют на поверхностное натяжение стекла?

Введение в стекло щелочных металлов изменяет поверхностное натяжение. Например в ряду Li-Na-K поверхностное натяжение будет расти.

Варка стекла в атмосферезе полярных газов (SO3, NH3, HCl, H2O) снижает поверхностное натяжение.

91. Какие компоненты входят в состав шихты для приготовления стекла ? Приготовление шихты.

В состав шихты входят главные и вспомогательные компоненты. Главные определяют строение вещества и свойства (стеклообразователи и модификаторы). Вспомогательные определяют процесс варки, цвет.

Сырьё для производства м.б. получено:

а) газофазный синтез из тетрахлорида кремния в парах воды

б) газофазным окислением тетрахлорида кремния в плазме кислорода

в) из геля SiO2

92. Назовите основные этапы варки стёкол. Кратко охарактеризуйте каждый из них.

1. Силикатообразование (Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2)

2. Стеклообразование (идут процессы растворения твёрдых остатков шихты в расплаве силикатов)

3. Осветление (процесс проводят при температуре 1500-1600С. На этом этапе из расплава удаляется остаточный газ)

4. Гомогенизация (на этом этапе происходит усреднение расплава по составу, в результате чего он становится химически однородным)

5. Студка (выполняется при температурах меньше 300-400С температуры варки. На этом этапе достигается необходимая вязкость для формования. Студку проводят с различными скоростями, в зависимости от назначения готового продукта, а так же состава расплава)