03-04+相變動(dòng)力學(xué),晶體生長(zhǎng)與長(zhǎng)大.doc

半導(dǎo)體材料：2晶體生長(zhǎng)02晶體生長(zhǎng)2.1晶體生長(zhǎng)的熱力學(xué)條件：1 在相平衡下，不會(huì)有相的改變，也不會(huì)有晶體生長(zhǎng)。2 熱力學(xué)認(rèn)為，晶體生長(zhǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，是從非平衡態(tài)到平衡態(tài)的過(guò)渡過(guò)程。3 只有在舊相處于過(guò)飽和時(shí)（比如過(guò)冷）才會(huì)結(jié)晶。晶體生長(zhǎng)方式：1固相生長(zhǎng)： 高T，P石墨 金剛石2液相生長(zhǎng)：降溫高溫下飽和食鹽水 食鹽結(jié)晶3氣象生長(zhǎng)：CVD晶體生長(zhǎng)的熱力學(xué)條件：1氣固 P1P0 加壓2溶液中生長(zhǎng)晶體 過(guò)飽和3熔體中生長(zhǎng) 降溫這些操作都會(huì)使自由能G降低。2.2晶核的形成 在晶體生長(zhǎng)的過(guò)程中，新相核的發(fā)生和長(zhǎng)大稱為成核過(guò)程，成核又可分為均勻成核和非均勻成核。均勻成核：在一定的過(guò)飽和度，過(guò)冷度條件下，由體系直接形成的晶核叫均勻成核，又叫自發(fā)成核。非均勻成核：在體系中存在外來(lái)質(zhì)點(diǎn)（塵埃，固體顆粒，籽晶等），在外來(lái)質(zhì)點(diǎn)上成核叫非均勻成核或非自發(fā)成核。講均勻成核 介紹非均勻成核。均勻成核：1單個(gè)晶核的形成例 氣固相變 一定溫度下氣體分子能量有一定分布狀態(tài)有能量起伏和漲落能量低的分子 “小集團(tuán)” 形成穩(wěn)定晶核晶胚 再拆散成單分子能量分析：對(duì)小集團(tuán)1 分子之間聚集在一起是一個(gè)凝固過(guò)程。凝固過(guò)程中分子之間互相聚集，使得體積自由能GV 減小。 但由于新相的生長(zhǎng)會(huì)形成氣固界面，需要一定的表面能 GS GV 使得體系總的自由能降低。 GS使得體系總的自由能升高?？傋杂赡蹽= GV+ GS對(duì)于r的半徑球體，G=4/3r3gV+4r2 gV：?jiǎn)挝惑w積變化所引起體積自由能的變化， 是負(fù)值。 ： 單位表面能，是正值。解釋圖 rO 臨界半徑 rO的物理意義 r ro 的晶胚 長(zhǎng)大的幾率大 因?yàn)檫@樣G r = ro 的晶核叫臨界晶核臨界晶核的特點(diǎn)是：長(zhǎng)大和消失的幾率相等dG/dr=08r+4r2gV=0 ro=2/gVGo=4ro2/3=1/3Gso體系自由能剛好是其變面能的1/3，其余2/3Gso被GV體積自由能抵消，在臨界狀態(tài)下成核必須提供1/3的表面能。這