Физические основы микроэлектроники 2

Сарапульский политехнический институт (филиал)

Государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет»

Кафедра КиПР

Курсовая работа

По дисциплине: Физические основы микроэлектроники.

На тему: Дислокации. Вектор Бюргерса. Влияние дислокации на свойства

конструкционных материалов.

Выполнил: Проверил:

студент гр. 471 преподаватель

Волков А.В Иванников В.П.

Сарапул, 2010

Содержание:

Введение................................................................... 1

Виды дислокации................................................... ..2

Контур и вектор Бюргерса.......................................2-3

Движение дислокации......................................... ...3-4

Плотность дислокации..............................................4

Сила, действующая на дислокации........................4-5

Энергия дислокации..................................................5

Размножение и скопление дислокации..................5-6

Дислокации Франка и дефекты упаковки................6

Дислокации и физические свойства кристаллов.....7

Зависимость прочности от наличия дислокации...7-8

Рост кристаллов..........................................................8

Дислокации и электропроводимость.......................8-9

Заключение......................................................................10

Список используемой литературы........................... 11

Введение

Теория дислокации появилась в 50-е гг. прошлого века в связи с тем, что теоретические расчеты прочности материалов значительно отличались от практических.

Теоретическая прочность кристалла на сдвиг впервые была вычислена Френкелем, исходя из простой модели двух рядов атомов, смещенных под действием напряжения сдвига. Межплоскостное расстояние (расстояние между рядами) равно а , а расстояние между атомами в направлении скольжения равно b . Под действием напряжения сдвига τ эти ряды атомов смещаются относительно друг друга, попадая в равновесные позиции в таких точках, как А , В и С , D , где напряжение сдвига, необходимое для данной конфигурации сдвига равно нулю. В промежуточных положениях напряжение сдвига имеет конечные значения, которые периодически изменяются в объеме решетке. Предполагают, напряжение сдвига τ будет функцией смещение х с периодом b :

(1.1)

Для малых смещений:

(1.2)

Используя закон Гука:

, (1.3)

где G – модуль сдвига, а – деформация сдвига, находим коэффициент пропорциональности к :

(1.4)

Подставляя данное значение к в (1.1) получим:

(1.5)

Максимальное значение τ , отвечающее напряжению при котором решетка переходит в неустойчивое состояние:

Можно принять а ≈ b , тогда напряжение сдвига .

Вычисленные таким образом теоретические напряжения сдвига различных материалов оказалось значительно большим по сравнению с практическими значениями. Так для меди

теоретическое значение = 760 кгс/мм, а практическое значение для реальных кристаллов = 100 кгс/мм.

В связи с сильным расхождением теоретических и практических результатов предположили наличие в кристалле микроскопических линейных дефектов, дислокаций.

Дислокации – нарушения непрерывности смещения между двумя частями кристалла, из которых одна претерпевает сдвиг, а другая нет. Таким образом деформация представляется последовательным прохождением дислокаций по плоскости скольжения, а не путем одновременного сдвига по всему кристаллу.

-1-

Виды дислокаций.

Различают два основных вида дислокации: краевые и винтовые.

1.Краевые дислокации.

Модель краевой дислокации можно представить прорезав в куске упруго твердого тела щель ABCD , оканчивающуюся по линии АВ внутри этого куска (рис.1). Материал по одну сторону сдвигается, образуется ступенька CDEF . Линия А B ,соответствующая концу щели, является границей между деформированным и недеформированным материалом, определяет точки выхода дислокационной линии на поверхность тела.

рис.1 рис.2

На рис.2 представлена наглядная модель краевой дислокации в простой кубической решетке. Краевая дислокация обусловлена наличием лишней полуплоскости А, перпендикулярной плоскости скольжения В(рис.2).

Лишняя полуплоскость может быть выше плоскости скольжения (как на рис.2) тогда дислокацию называют положительной, если полуплоскость ниже то отрицательной.

2.Винтовые дислокации:

Модель винтовой дислокации, подобна краевой, но направление сдвига винтовой параллельно линии АВ, образуется ступенька ADEF(рис3).

рис.3 Модель винтовой дислокации.

Контур и вектор Бюргерса:

Для описания дислокаций в кристаллах вводится понятие о контуре и векторе Бюргерса. Контур, проведенный в совершенной решетке является замкнутым прямоугольником, в котором по

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать