51525

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ РЕШЕНИЙ МОДЕЛЕЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДИФФУЗИИ

Лабораторная работа

Физика

Для одномерного случая если глубина диффузии значительно меньше поперечных размеров площади на которой она происходит первый закон Фика имеет вид: где J x плотность потока примеси число атомов вещества переносимых в единицу времени через единичную площадь Nx концентрация примесей D=D0expE kT коэффициент диффузии; D0 постоянная диффузии E энергия активации. Согласно второму закону Фика скорость изменения числа примесных атомов в единичном объеме равна разности между потоками примеси входящих и выходящих из этого...

Русский

2014-02-12

194 KB

3 чел.

Лабораторная работа № 1

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ РЕШЕНИЙ МОДЕЛЕЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДИФФУЗИИ

По теме «Визуализация в методиках моделирования ИС»

Постановка задачи

Для количественного определения глубины диффузионного слоя, а также для нахождения распределения концентрации примесей в нем, используют законы Фика. Для одномерного случая, если глубина диффузии значительно меньше поперечных размеров площади, на которой она происходит, первый закон Фика имеет вид:

где J (x) – плотность потока примеси (число атомов вещества, переносимых в единицу времени через единичную площадь), N(x) – концентрация примесей, D=D0exp(-Ea/kT) – коэффициент диффузии; D0 – постоянная диффузии, Ea – энергия активации. Согласно второму закону Фика скорость изменения числа примесных атомов в единичном объеме равна разности между потоками примеси, входящих и выходящих из этого объема:

При условии, что коэффициент диффузии постоянен (т.е. неизменна температура диффузии), получаем:

Рассмотрим бесконечный постоянный источник примеси. Под действием его примесь распределяется в приповерхностном слое пластины кремния, т. е. на глубину существенно меньшую толщины пластины. Модель описывается следующей смешанной задачей для одномерного уравнения диффузии:

где  – расстояние от поверхности пластины;  – приповерхностная концентрация примеси, поддерживаемая постоянной в течение всего процесса;   – наблюдаемая продолжительность процесса диффузии.

2) Решение.

При этих условиях аналитическое решение имеет следующий вид:

– дополнительная функция ошибок.

Параметры диффузии примесей в кремний

Вариант

Примесь

D0 (см2/с)

EA (эВ)

U0 (см-3)

12

В

25

3,51

2·1017

3)

d[T_]=d0*Exp[-Ea/(k*T)]

u[x_,t_]=u0*Erfc[x/(2*Sqrt[d[1200]*t])]

xj=2*Sqrt[d[1200]*t]*(Sqrt[ln[u0]]-0.3)

d0=25

u0=2*10^17

Ea=3.51

k=8.62*10^(-5)

Plot3D[Evaluate[u[x,t]],{x,0,0.00004},{t,1,10000}]

4) Температурная зависимость коэффициента диффузии

Plot[Evaluate[d[T]],{T,1000,1800},AxesLabel->{{T,K},{D,см^2/c}}]

- постоянная диффузии

- энергия активации примеси

5) а) Если рассмотреть зависимость от  в фиксированный момент времени, равном t=10000, на определенном расстоянии от края (100 мкм),

un[u0_]=u0*Erfc[0.0001/(2*Sqrt[d[1200]*1000])]

то получим

Plot[Evaluate[un[u0]],{u0,1*10^13,1*10^18},AxesLabel->{{u0,cм^(-3)},{u}}]

б) u[T_]=u0*Erfc[x/(2*Sqrt[d0*Exp[-Ea/(k*T)]*t])]

Plot[Evaluate[u[T]],{T,1000,1800},AxesLabel->{{T,K},{u}}]

6) Профиль распределения примеси (при различных временах диффузии)

Plot3D[Evaluate[u[x,t]],{x,0,0.00004},{t,1,10000}]

Plot3D[Evaluate[u[x,t]],{x,0,0.00004},{t,1,1000}]

Plot3D[Evaluate[u[x,t]],{x,0,0.00004},{t,1,100}]

Plot3D[Evaluate[u[x,t]],{x,0,0.00004},{t,1,10}]

7) Глубина залегания перехода

- концентрация примеси противоположного типа в подложке до процесса диффузии

Предположим, что до процесса диффузии в подложке присутствовала примесь фосфора с концентрацией UB= 8∙1015 см-3 ,  см-3, t=104 с,

Тогда xj=25,4 мкм


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52340. Суцвіття 550 KB
  Мета уроку: сформувати поняття суцвіттязнайомити учнів з функціями суцвіть розглянути їх будову і різноманітність; розвивати: вміння виділяти головне порівнюватиузагальнювати систематизувативміння розпізнавати суцвіття і тренувати їх у застосуванні набутих знань у нестандартних ситуаціях; виховувати: естетичні смаки учнів відповідальність за стан навколишнього середовища бережливе ставлення до природи. Обладнання: таблиці: Будова квітки Будова суцвіть Прості суцвіття Складні суцвіттякартки з кросвордом схемою та...
52341. Віруси 711.5 KB
  Вивчити будову класифікацію вірусів. Велика популярність персональних компютерів разом з розвитком мережі Інтернет сприяла появі великої кількості різних шкідливих програм вірусів. Постановка цілей і задач Мета: Ввести поняття Вірус; Вивчити його будову; Класифікацію вірусів; Зясувати їх вплив на живу та неживу природу. Деякі віруси вносять також власні білки необхідні для її реалізації особливо це характерно для вірусів що містять негативні РНК.
52342. Прес-конференція «Різноманітність птахів» 71.5 KB
  Мета: розширити знання учнів про представників класу Птахи показати їх різноманітність особливості будови та способу життя пристосування до середовища; ознайомити з характерними ознаками представників надряду Безкілеві птахи та Пінгвіни з представниками кілегрудих фауни України; продовжувати розвивати комунікативні та соціальні компетентності учнів; виховувати свідоме ставлення до природи її багатств та її захисту. Птахи це диво Їх велика кількість. Птахи Хоча ви вже багато вивчили про птахів але коли ви почуєте це слово кожний...
52343. Фантазія і творчість у роботі архітекторів 4.35 MB
  Мета уроку: Розширити уявлення про дизайн, ознайомити з наукою біонікою та показати її значення в житті людей. Спонукати до пізнання законів природи, пошуку біонічних форм. Навчити створювати контурні замальовки спрощених природних форм.
52344. Охорона біосфери 163 KB
  Тема уроку Охорона біосфери Мета: закріпити знання про біосферу як екологічну систему іі складові основні її властивості узагальнити і розширити знання учнів про напрямки діяльності людини по охороні біосфери заповідний фонд України познайомити з концепцією сталого розвитку складовими екоцентричної та антропоцентричної структури свідомості; вдосконалювати навички порівнювати робити висновки; розвивати навички вирішувати екологічні ситуації самостійно готувати матеріал до уроку створювати мультимедійну...
52345. Вплив людини на стан біосфери 162.5 KB
  МЕТА: Освітня: Розвивати вміння знаходити взаємозвязки між діями й наслідками діяльності людини. Обладнання: Інтерактивна дошка слайди презентації фотографії з позитивним і негативними прикладами впливу людини на стан біосфери вірші про природу. Концепція уроку: Показати що діяльність людини стала провідним екологічним фактором на планеті й що зростання населення Землі призвело до демографичного вибуху перенаселеності й екологічних проблем; описати основні природні ресурси й наголосити на проблемі їхнього раціонального використання.
52346. Природные формы и явления. Выполнение творческой работы по представлению «Жар-птица» 407 KB
  Восприятие форм и цветных соотношений в природе. Воссоздание цветовых соотношений фактуры и текстуры в естественных формах в работе по воображению Жар-птица. Цель: Расширять знания о колорите палитре о теплых и холодных цветах цветовых ассоциациях; ознакомить с элементарными правилами рисования на компьютере. Развивать фантазию образное мышление чувство цвета умение передавать в колористической композиции чувства настроение фантазию образное мышление; уметь применять знания о цвете художественные техники и приемы...
52347. Обобщение темы «Птицы» 38.5 KB
  Цель: обобщить знания по теме Птицы проверить усвоение знаний об особенностях строения птиц раскрыть их значение в жизни природы и человека совершенствовать умения анализировать делать выводы работать с таблицами дополнительной литературой. Оборудование: таблица Птицы разных экологических групп таблица для Поля чудес сообщения детей Девиз: Птицы наши...