Название: Физическая химия в микроэлектронной технологии - Учебно-методическое пособие (А.В. Каменская)

Жанр: Химия

Просмотров: 1433


9.2.  методика расчетов парциальных давлений в зоне роста слоев gaas

 

Газотранспортные процессы с учетом как условий равновесия, так и материального баланса веществ для систем, характеризующихся одновременным протеканием нескольких реакций, рассматривались в работе [9]. В основе расчетов лежит предположение, что равновесие между твердой и газовой фазами имеет место как в зоне растворения, так и в зоне осаждения и скорость переноса лимитируется лишь транспортом газовой фазы из первой зоны во вторую.

Термодинамический расчет в системе  (где Х – хлор или йод) выполнен для интервала температур 800…1300 К. предполагается возможность прохождения следующих независимых реакций:

;                             (9.1)

;                   (9.2)

;                                        (9.3)

.                                  (9.4)

Системы приведенных ниже уравнений составлены и решены в предположении, что скорость химических реакций не является лимитирующей стадией.

В соответствии с условиями равновесия в системе можно написать выражения для констант равновесия реакции (9.1) – (9.4):

,     ,

(9.5)

,      .

Общее давление (760 мм рт. ст.) принимается постоянным во всех частях системы и определяется из уравнения

.        (9.6)

Материальные балансы расхода веществ, участвующих в реакциях, в соответствии со стехиометрическими коэффициентами рассчитываются по формулам

;             (9.7)

;                               (9.8)

 

,                        (9.9)

где  и т. д. (константы равновесия) могут быть определены из уравнений ;  и т. д. – парциальные давления компонентов;  – линейная скорость газового потока, см/с;  – характеристика потока, определяющая общее количество водорода, галогена и мышьяка, избыточного по сравнению со стехиометрическим соотношением  моль/(см2·c);  – термодинамический потенциал.

Значение фактора  в какой-либо части проточной системы, находящейся при температуре , можно определить по уравнению

,                         (9.10)

или после несложных преобразований (9.7) – (9.9) получаем)

           (9.11)

Разность потоков , вычисленных для температур источника  и подложки , определяем по уравнению

,                       (9.12)

где  и  рассчитываются по уравнению (9.5). Парциальные давления веществ – участников реакций и потоки определяются  по уравнениям (9.6).

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Какая область действия макромеханизмов называется квазиравновесной, диффузионной и кинематической?

2. Каково условие материального баланса при выращивании эпитаксиальных слоев GaAs в открытой хлоридной системе?

3. Каковы особенности кинематической модели процесса роста слоев в GaAs?