Laboratornaya_Rabota_Fkhot_1
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра микро и наноэлектроники
Отчёт по лабораторной работе №1
«Моделирование диаграмм состояния полупроводниковых систем с неограниченной растворимостью компонентов в жидкой и твердой фазах»
Студент гр. 4206 |
|
Петросян Л.Б. |
|
|
Базаня |
Преподаватель |
|
Александрова О.А. |
Санкт-Петербург
2016
Цель работы – изучение фазовых равновесий в бинарных полупроводниковых системах с непрерывным твердым раствором методом компьютерного моделирования; расчет параметров межатомного взаимодействия; выбор моделей растворов, адекватно описывающих экспериментальную Т-х проекцию диаграммы состояния
В лабораторной работе исследовался твердый раствор CdTe – ZnTe.
Исходные данные (температуры плавления, энтальпии плавления и координаты точек ликвидуса и солидуса) представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 - Исходные данные
-
T-x проекция диаграммы состояния.
Рисунок 2 - Т-х диаграмма, полученная в ходе лабораторной работы. (Зеленая кривая - эксперимент; Красная кривая - оптимизированная)
Оптимальными значениями параметров взаимодействия (при которых СКО наименьшее) являются . Отклонение экспериментальной кривой и оптимизированной не превышает 1%.
-
T-x проекция диаграммы состояния при обратном знаке параметров взаимодействия
Рисунок 3 - Т-х диаграмма, при обратном знаке параметров взаимодействия (Зеленая кривая - эксперимент; Красная кривая - оптимизированная)
-
Термодинамические функции смешения
Построим концентрационные зависимости термодинамических функций смещения раствора, в соответствии с теорией Дж. Гильдебранда:
-
Жидкий раствор
Рисунок 4 –
Рисунок 5 – Концентрационные зависимости энергии Гиббса для механической смеси (жидкий раствор)
-
Твердый раствор
Рисунок 6 -
Рисунок 7 – Концентрационные зависимости энергии Гиббса для механической смеси (твердый раствор)
-
Активности компонентов и их коэффициенты активностей
Построим (а также сравним с классической теорией) концентрационные зависимости коэффициентов активностей и активностей компонентов в твердом и жидком растворах при Т=const, согласно теории активности Льюиса:
-
Жидкий раствор
а) |
б) |
Рисунок 8 – Концентрационные зависимости активностей компонентов в жидком растворе a) А (CdTe), б) B (ZnTe) |
а) |
б) |
Рисунок 9 – Концентрационные зависимости коэффициентов активностей компонентов в жидком растворе a) А (CdTe), б) B (ZnTe) |
-
Твердый раствор
а) |
б) |
Рисунок 10 – Концентрационные зависимости активностей компонентов в твердом растворе a) А (CdTe), б) B (ZnTe) |
а) |
б) |
Рисунок 11 – Концентрационные зависимости коэффициентов активностей компонентов в твердом растворе a) А (CdTe), б) B (ZnTe) |
-
Температурная зависимость коэффициента активности компонентов A и B в твердом растворе.
Температурные зависимости будем строить для разных составов раствора
Рисунок 11 – Температурная зависимость коэффициента активности компонентов А и В при
Рисунок 12 – Температурная зависимость коэффициента активности компонентов А и В при
Рисунок 13 – Температурная зависимость коэффициента активности компонентов А и В при
-
Равновесные коэффициенты распределения компонентов А и В
Коэффициенты распределения рассчитаем, используя Т-х диаграмму состояния. Коэффициент распределения находится по формуле
Рассчитывать будем при температуре равной .
Рисунок 14 – Расчёт коэффициентов распределения
Для компонента B ; для компонента A
.
Следовательно, коэффициенты распределения равны: