Физикалық материалтануға кіріспе

Мазмұны
Алғы сөз ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 4
КІРІСПЕ «ФИЗИКАЛЫҚ МАТЕРИАЛТАНУҒА КІРІСПЕ» КУРСЫНЫҢ МІНДЕТТЕРІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 5
1 . ТАРАУ. ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТЕРЛІҢ, ДИЭЛЕКТРИКТЕРДІҢ ЖӘНЕ МЕТАЛДАРДЫҢ НЕГІЗГІ ФИЗИКАЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ ... ... ... ... ... .. ... ... 7
§ 1. Жалпы жағдайы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
§ 2. Электрлік қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
§ 3. Оптикалық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 28
§ 4. Акустикалық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 31
§ 5. Магниттік қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 35
§ 6. Жылулық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 43
§ 7. Механикалық қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 48
2 . ТАРАУ. ХИМИЯЛЫҚ БАЙЛАНЫСТАР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 53
§ 1. Атомдардың құрылымы және химиялық байланыс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...53
§ 2. Химиялық байланыстардың түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 57
§ 3. Химиялық байланыс пен атомдық және иондық радиустар ... ... ... ... ... ... 64
§ 4. Металдар мен жартылай өткізгіштердегі химиялық байланыстардың ерекшеліктері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 66
3 . ТАРАУ. ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШ, ДИЭЛЕКТРИКТІК ЖӘНЕ МЕТАЛДЫҚ ЖҮЙЕЛЕРДЕГІ ФАЗАЛЫҚ ТЕПЕ.ТЕҢДІК ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 79
§ 1. Фазалық тепе.теңдік термодинамикасының негізгі мәселелері ... ... ... ... .. 79
§ 2. Фазалық тепе.теңдік. Фазалар ережесі. Гиббс заңы ... ... ... ... ... ... ... ... 84
§ 3. Фазалық тепе.теңдік диаграммасын тұрғызу әдістері ... ... ... ... ... ... ... ... 87
§ 4. Компоненттерінің еруі шектелмеген қос жүйенің Т . Х фазалық тепе.теңдік диаграммалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 92
§ 5. Термодинамикалық потенциалдың өзгеруі туралы мәліметтері бойынша шексіз еритін диаграмма тұрғызу және анализі. Таралу коэффициенті ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..98
§ 6. Компонеттерінің еруі шектелген қос жүйенің Т . Х фазалық тепе.теңдіқ диаграммалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 109
§ 7. Қос жартылай өткізгіштік және диэлектриктік фазалар ... ... ... ... ... ... .. 122
§ 8. Тепе.теңдік күйден ауытқу. Кристаллизация және термиялық өңдеу шарттарын таңдауда фазалық тепе.теңдік диаграммасының рөлі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 126
§ 9. Р . Т және Р . Т . Х фазалық тепе.теңдік диаграммалары ... ... ... ... ... 132
БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ МЕН ТАПСЫРМАЛАРЫ ... ... ... ... ... ... ... ... 139
ӘДЕБИЕТТЕР ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 142
ҚОСЫМШАЛАР. КЕЙБІР ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШ ЖҮЙЕЛЕРДІҢ ФАЗАЛЫҚ ДИАГРАММАЛАРЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 143
Адамзат өркениетінің үрдісі әртүрлі материалдарды жасап шығару, алу және оларды қолдану прогрестерімен байланысты. Жаңа материалдар еңбектің тиімділігін арттырады. Бүгінгі күні ой еңбегінің тиімділігін арттыратын, есептеуіш техникада ақпараттарды сақтау және беру, өндірісті автоматтандыру прогрестерін қамтамасыз ететін, пайдалы әсер коэффициенті жоғары энергиялардың әр түрге айналдыратын тиімді материалдар мен құрылғылар ерекше мәнге ие.
1. Глазов В.М., Павлова Л.М. Химическая термодинамика и фазовые превращения. М.: Металлургия, 1981, – 336 с.
2. Товстюк К.Д. Полупроводниковое материаловедение. – Киев, Наукова думка. 1984 – 264 с.
3. Физическое материаловедение под ред. Кана Р. Т 1-3. М. Мир 1967-1968 г
4. Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и металловедение. – М., МИССиС, 2003. – 480 с.
5. Жданов Г.С., Хунджуа А.Г. Лекции по физике твердого тела. Изд-во Московского университета. 1988. – 231 с.
6. Лившиц Б.Г., Краношин В.С., Лиснецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.Металлургия, 1980, – 320 с.
7. Харрисон У. Электронная структура и свойства твердых тел. Т. 1,2 М. Мир, 1983 т.1. – 379, т.2. – 332 с.
8. Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия. М.: Металлургиздат, 1963, – 676 с.
9. Материаловедение и технология металлов / Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин и др. – М.:Высш.шк., 2002.
10. В.С.Чередниченко Материаловедение, Москва, Омега-Л. 2006
11. Кабанова Т.А. Электрофизические свойства твердых диэлектрических материалов. – М.: МИЭМ, 1999. – 40 с.
12. Горбачев В.В., Синицина Л.С., Физика полупроводников и металлов. М.: Металлургия, 1982, – 434 с.
13. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.Наука, 1978, – 791с.
14. Левин А.А. Введение в квантовую химию твердого тела. М., Химия, 1974, – 237 с.
        
        ӘЛЬ-ФАРАБИ атындағы  ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Исмайлова Г.А., Приходько О.Ю., Ташкеева Г.Қ.
ФИЗИКАЛЫҚ
МАТЕРИАЛТАНУҒА КІРІСПЕ
(шығарылуымен)
Оқу құралы
Алматы

2014
Баспаға әл-Фараби атындағы ... ... ... ... техникалық факультетінің Ғылыми кеңесі және Редакциялық - баспа кеңесі шешімімен ұсынылған
Пікір жазғандар:
физика -математика ғылымдарының докторы, ... Г.Ш. ... ... ... ... ... проф. С.Е. Кумеков
физика -математика ғылымдарының канд., м.а. доцент Ф.Б. ... ... ... оқу ... ... Г.А., Приходько О.Ю., Ташкеева Г.Қ.
- Алматы: Қазақ университеті, 2014. -
Исмайлова Г.А., Приходько О.Ю., ... ... Бұл ... ... және ... емес ... материалдар фазаларының заңдылықтары мен пайда болуын, берілген қасиеттері бар материалдар жасау жолдарына олардың қасиеттерінің тәуелділіктерін ... ... ... бұл ... ... ... ... және диэлектритердің негізгі физикалық қасиеттері, материалдардың химиялық байланыстарының ерекшеліктері қарастырылған.
Мазмұны
Алғы сөз ... ... ... ... ... 5
1 - ... ... ӨТКІЗГІШТЕРЛІҢ, ДИЭЛЕКТРИКТЕРДІҢ ЖӘНЕ МЕТАЛДАРДЫҢ НЕГІЗГІ ФИЗИКАЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ ...................... ....... 7
§ 1. Жалпы жағдайы ............................................................................... 7
§ 2. Электрлік қасиеттері ... 9
§ 3. ... ... ... ... 4. ... ... ................................................................... 31
§ 5. Магниттік қасиеттері ................................................................... ... 6. ... ... ... ... 7. ... ... .............................................................. 48
2 - ТАРАУ. ХИМИЯЛЫҚ БАЙЛАНЫСТАР........................................................ 53
§ 1. Атомдардың құрылымы және химиялық байланыс .......................................53
§ 2. Химиялық ... ... ... 3. ... байланыс пен атомдық және иондық радиустар ....................... 64
§ 4. Металдар мен ... ... ... ... ... ....................................................................................................... 66
3 - ТАРАУ. Жартылай өткізгіш, ... және ... ... ... тепе-теңдік..................................................................................................................... 79
§ 1. Фазалық тепе-теңдік термодинамикасының негізгі мәселелері ... ... 2. ... ... ... ... Гиббс заңы................................ 84
§ 3. Фазалық тепе-теңдік диаграммасын ... ... ... ... 4. ... еруі ... қос жүйенің Т - Х фазалық тепе-теңдік диаграммалары ................................................................................... 92
§ 5. Термодинамикалық потенциалдың ... ... ... ... ... еритін диаграмма тұрғызу және анализі. Таралу коэффициенті......................................................................................98
§ 6. Компонеттерінің еруі шектелген қос ... Т - Х ... ... ... ... ... 7. Қос ... өткізгіштік және диэлектриктік фазалар .......................... 122
§ 8. Тепе-теңдік күйден ауытқу. Кристаллизация және термиялық өңдеу шарттарын таңдауда фазалық тепе-теңдік ... рөлі ... ... 9. Р - Т және Р - Т - Х ... ... ... 132
БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ МЕН ТАПСЫРМАЛАРЫ ................................ 139
ӘДЕБИЕТТЕР ............................................................................. 142
ҚОСЫМШАЛАР. КЕЙБІР ... ... ... ... ... ... 143
АЛҒЫ СӨЗ
Адамзат өркениетінің үрдісі әртүрлі материалдарды жасап шығару, алу және ... ... ... байланысты. Жаңа материалдар еңбектің тиімділігін арттырады. Бүгінгі күні ой еңбегінің тиімділігін арттыратын, есептеуіш техникада ақпараттарды сақтау және беру, өндірісті автоматтандыру ... ... ... ... әсер ... ... энергиялардың әр түрге айналдыратын тиімді материалдар мен құрылғылар ерекше мәнге ие.
Физикалық материалтану - тепе-тең және ... емес ... ... ... ... жартылай өткізгіштердің және диэлектриктердің және т.б.) заңдылықтары мен пайда болуының атомдық ... бұл ... ... және ... қасиеттерінің химиялық байланыс сипаттамаларына, химиялық және фазалық құрамға тәуелділігін, ... ... ... қасиеттері бар материалдар жасау жолдарын және химиялық құрамды соңғы жолдармен ... ... ... және ... күйлерін оқытатын ғылыми пән.
Курстың мақсаты тепе-тең және ... емес ... ... ... жартылай өткізгіштердің және диэлектриктердің және т.б.) фазаларының заңдылықтары мен ... болу ... ... ... химиялық байланыс сипаттамаларына, химиялық және фазалық құрамдарға тәуелділігін және берілген қасиеттері бар материалдарды жасау жолдарын оқыту болып табылады. ... және оған ... ... ... ... ... туралы, фазалық ауысудың бастапқы және соңғы нүктелері туралы маңызды ақпараттарды күй диаграммасынан алуға ... ... және үш ... ... ... ... күй диаграммалары белгілі қасиеттері бар қоспаларды легирлеу және жасап шығару теорияларының негізі болып табылады.
Материалтану және жаңа материалдар ... ... ... ... ... үшін күй ... - бұл жаңа материалдарды іздеу және бар ... ... ... табылады. Металлургтер үшін күй диаграммалары өңдеу және металдарды алу және біріктіру және ... ... ... ... ... жетілдірудегі база болып табылады.
КІРІСПЕ. КУРСЫНЫҢ МІНДЕТТЕРІ
Берілген қасиеттері бар материалдарды жасап шығаруда оның ... ... ... және ... ... шамада тәуелді, қалай және қандай шамада басқаруға болатыны туралы ... ... ... қасиеттері көптеген қасиеттерге тәуелді және көбінесе химиялық байланыстар сипаттамалары, материалдардың фазалық күйлері, түрлері, қоспаның ... мен ... ... Материалдардың қасиеттеріне өте күшті әсер ететін атомдық құрылымның ақаулары, олардың өзара және қоспа арсындағы байланыстар.
Қатты денелердегі, әсіресе ... ... мен ... ... екі жолы ... макроскопиялық немесе феноменологиялық;
* микроскопиялық немесе аномистикалық.
Макроскопиялық түсіндіруде қатты дене оның ішкі құрылысының детализациялануынсыз біртегіс орта ретінде қарастырып, түсіндіреді. ... ... және ... ... ... ... ... қатты денелердің қасиетін баяндау және суреттеу оны құрайтын бөлшектердің, яғни атомдық деңгейіндегі, өзара әсерлесулерінің ... ... Бұл ... ... тізбегі жүзеге асырылады. Микроскопиялық жақындау бүгінде қатты денелердегі құбылыстар мен қасиеттерді бақылаудың интерпретациясындағы жалғыз салмақты ғылыми жақындау болып табылады.
Жалпы жағдайда, ... ... ... ... ... ... келесі логикалық жүйелілікті (реттілікті) орындауды қамтамасыз ету керек:
Технология --> атомдық құрылым --> ... ... --> ... ... --> ... ... объектісі табиғатта кездеспейтін, яғни монокристалдары жоғары ... ... ... ... яғни ... ... ... табылады.
Физикалық материалтанудың теоритикалық негіздеріне мыналар қатысты:
* Менделеевтің периодтық заңдылығы;
* ... ... ... ... ...
* ... денелердің аумақтық теориялары;
- Атомдардың орналасуындағы жартылай өткізгіштер мен диэлектриктердің құрылымданудағы жақын реттіліктің орналасу рөлі (ең алғаш А.Ф.Иоффемен құрылымдалған).
Материалтану ХІХ ғасырдың ... ... ... Материалтанудың негізін қалаған, жетекші ғалымдар бұл - ... ... және ... ... ... ... ... академик А.Ф.Иоффенің басқаруымен ХХ ғасырдың 30-40 жылдары құрылымданды.
20 жылдары АҚШ-та сигнетик тұздардың сегнетоэлектрлік қасиеттері ашылған болатын.
1944 жылы КСРО ... Вул ... ... (BaTi) ... қасиеттерін ашты.
1948-49 жж. АҚШ-та Бардин, Шокли және Брайтейн - алғашқы транзисторды ... ... жж.. ... ... ... ... ... шығарылған.
1950 ж - Тилл және Литл приборлық тазалықта алғашқы монокристалл алған болатын.
1958 ж. - АҚШ және КСРО ... ... ... ... болатын.
1958-60 жж.. - жаңа матриалдардың құрылымдануын ... ... ... ... ... жж.. - ... - Галлий арсениді (GaAs) негізіндегі алғашқы қатты денелі ... ... ... ... Рывкин).
1950 жж.. - КСРО-да - халькогенидті шынытәріздес жартылай өткізгіштердің ашылуы ХШЖ (Коломиец, ... жж.. - ... ... рет ... ... (а-Si) және ... аморфты гидрогенизирленген кремний (а-Si:Н) қабыршақтары алынды (Спир, Ле Комбер).
1960-1970 жж.. - гетероқұрылымды технологиялы және ... ... ... жж.. - АЖИМ - аса ... интегралдық микрожүйелер жасалынуы.
1980 жж.. - жоғары торлардың ашылуы (суперрешетка).
1990 жж.. - кванттық нүктелер мен кванттық ... ... ... ... ... ... ... денелердегі квантты-өлшемді эффектілердің ашылуы.
Қазіргі уақытта жаңа материалдарды зерттеу интенсивті ... ... және жаңа ... мен ... өңделіп жасалуда: композиттер, полимерлер, аморфты металдар; ұнтақты металллургия, радиациялы технология, жоғары температуралы асқын өткізгіштік; ... ... ... нанотүтікшелер, наноөткізгіштер; наноматериалдардағы құрылғыларды қайта жасау.
1.1-суретте ғылымдағы материалтанудың жалпы құрылымдық жағдайы көрсетілген.
1.1-сурет. - Ғылымдағы ... ... ... ... ... негізгі мәселе болып материалдардың қасиеттері және құрылымы, құрамы арасындағы тәуелділіктерді қарастыру, материалдардың әртүрлілігі және олардың қолдану аймағын, қасиеттерді құрылымдау ... ... ... ... химиялық-термиялық және басқа да біріктіру әдістері мен өңдеуді оқып үйрету.
1-ТАРАУ. ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТЕРДІҢ, ДИЭЛЕКТРИКТЕРДІҢ ЖӘНЕ МЕТАЛдардың ... ... ... 1. ... ... ... диэлектрик және жартылай өткізгіштердің негізгі физикалық қасиеттері материалдардың қасиеттерінен құрам мен алу технологиясының әсер ету заңдылықтарын жеңілдетіп түсіндіру үшін мақсатты ... ... ... көп ... ... сондықтан жартылай өткізгішті электротехникада қолданылатын неғұрлым маңызды материалдар үшін қасиеттерді қарастырамыз. Бұл ... ... ... ... ... ... ... - Жартылай өткізгіштердің, диэлектриктердің және металдардың негізгі физикалық ... ... ... қасиет класындағы негізгі құбылыстар мен процестер
1. Электрлік қасиеттер
Заряд тасымалдаушылар қозғалысы мен олардың өзара және ортамен әсерлесуі
2. Электрооптикалық ... ... ... ... мен ... ... орта мен ... өрістермен өзара әсерлері, электрлік және оптикалық дабылдарды өзара түрлендіруі
3.Электроакустикалық қасиеттер
Акустикалық тербелістердің генерациясы мен тіркелуі ... ... ... серпімді толқынға түрленуі
4. Магниттік қасиеттер
Магнетизм ... ... ... ... ... ... ... электрлік зарядтармен және ортамен өзара әсерлесулері.
5. ... ... ... ... ... ... бір-бірімен және ортамен әсерлесулері
6. Механикалық қасиеттер
Серпімді және ... ... ... материалдар қасиеттері 3 сипаттамаға тәуелді:
1.Химиялық байланыстар табиғатына;
2.Химиялық құрам және фазалық ... ... ... ... ақаулардың қасиеттеріне эффективті әсері бойынша қасиеттерін былай топтауға болады:
а) ... - ... емес ... - ... және ... ... ... анықталынатын құрылымдық дефектілерге практикалық түрде тәуелсіз немесе аз мөлшерде тәуелді;
б) құрылымдық сезімтал ... - ... ... ... ... ... және концентрациясы әсерінен айтарлықтай өзгеріске ұшырайды. Бұл қасиеттер бөлшектер немесе квазибөлшектердің - ... ... ... ... шегі, магнитті және электрлік домендер және т.б. орын ауыстыруымен күшті ... ... 2. ... ... дерлік материалдар белгілі бір дәрежеде электр тогын өткізеді, яғни ... ие. Осы ... ... ... ... ... және ... болып бөлінеді.
Физикада металдар немесе бейметалдар болып бөлінуі материалдардың электрлік кедергісінің тәртібімен анықталынады: металдарда ол электрондық бұлттардың құрылымдалуымен және Т 0 К, 0 ... ... Ол ... яғни ... ... мен ... Т 0 К, ... анықталынады.
Электрфизикалық қасиеттері бойынша (меншікті электрлік кедергісі ) ... ... 3 ... ... ... ρ = (10-6 - 10-4) ом*см,
жартылай өткізгіштер: ρ = (10-4 - 1010) ом*см,
диэлектриктер: ρ > 1010 ... ... ... әртүрлі факторлардың әсер ету салдарынан ρ мәнінің шекті мәні жабылып ... ... ... ... ... электрөткізгіштігі металдар мен диэлектриктердің σ арасындағы аралық болып табылады.
Материалдардың электр тогын ... ... мен ... ... жағдайда: химиялық байланыс түрімен, тыйым салынған аумақтң енімен, еркін заряд тасымалдаушылардың түрлерінен, концентрациясы және ... ... ... ... ... параметрлер болып мыналар табылады: меншікті электр өткізгіштік γ (Ом-1*м-1); меншікті электр кедергісі ρ (Ом*м); меншікті электр ... ... ... αρ ... ... өткізгіштігі γ ток тығыздығы ј (А/м2) осы токты тудыратын электрлік өрістің кернеулігін Е (В/м) байланыстырады, ол мына ... ... = γЕ ... заңының дифференциалдық формасы).
Меншікті электр кедергі- меншікті электрлік өткізгіштікке кері шама болып табылады:
(1.2)
мұндағы ... ... ... [γ] = ... (См - ... ... ј токты тасымалдаушы зарядқа е, оның санына n және өрістің кернеулігіне мына қатынаспен ... = еnμЕ ... ... ... ... өріс бойымен бағытталған зарядталған бөлшектердің 1В/см кезіндегі дрейфтік жылдамдығына сандық тұрғыдан тең болады, [Е]= [1 В/см]), [μ] - [см2 / ... ... ... ... ... байланыстардың түрінен тәуелді және әртүрлі заттар үшін мына ... ... ... ... 105 [см2 / ... ... ... сезімталдылығы заряд тасымалдаушылар қозғалғыштығына құрылымдық шексіз мүмкіндіктің әсерінен ... ... ... ... ... тектерінің бар болуынан (электрон, кемтік, ион) электр өткізгіштік мына формуламен анықталынады:
γ = Σ eniui ... ... ... материал түрінің заряд тасымалдаушылардың электр өткізгіштігі олардың концентрацияларының электр өткізгіштігі олардың концентрациясы мен қозғалғыштығына тәуелді болып табылады.
Заряд ... ... ... ... ... m* - тасымалдаушылардың эффективті массасы; l - еркін жүру жолының ұзындығы; v - ... ... ... жылулық жылдамдығы; τ - еркін жүру жолының немесе релаксация уақыты.
Онда ... ... ... ... ... ... олардың қозғалғыштығына, еркін жүру жолына тура пропорционал болса, эффективті массасына кері пропорционал болады. Электронның ... жүру ... ... 10-6 < lсм< 10-5 және одан аз ... ... табылады, атомдардың жылулық тербелуінің немесе атомдардың бей-берекет қозғалуларының әсерінен туындаған, матрицалықтан ерекшеленген (статикалық бұрмаланумен) ... ... ... текті атомдардың араласуынан туындаған кристалдық, иондық сүйеуіштері өрісінің периодтық потенциалдары барынша күшті.
Бөлме ... ... ... ... электрондардың жылулық температурасы 10см/с-тең, ал металдарда, яғни электрондық газ азғындалған заттарда, жылдамдық шамамен ретке жоғары болады. Бұл жерден еркін электрондардың ... ... де ... ... шығады:
(1.7)
Жартылай өткізгіштерде шамамен алғанда 7*10-7 см, ал металдарда бір ретке аз болып, 5*10-8 см құрайды, яғни ... ... ... ... мәні болып табылады. Бұдан шығатыны, электрондардың нүктелік дефекттер шашырауы металдарда, ұзартылған ақауларда (дислокацияда, аралық шегара мен дәндердің ... - ... ... өте ... ... болуы керек.
Физикалық табиғатына сәйкес заряд тасымалдаушыларды электр өткізгіштік ... ... ... екі ... ажыратады: электрондық және иондық.
Электрондардың электр өткізгіштігі таза электронды (металдарда), таза кемтікті және аралас, яғни ... ... ... ... рөл атқарғанда, сондай-ақ кемтікті (жартылай өткізгіштер) иондық өткізгіштік катионды, анионды және аралас болуы мүмкін.
Электронды электр өткізгіштігі қасиетке металдар, жартылай ... және ... ие ... ... ... ... тек өте ... кернеуліктер (ойылуға жақын) кезінде ғана байқалады.
Ионды электр өткізгішті сұйық электролиттер және ионды кристалдардан (сілтілі-галоидты және т.б.) байқауға болады. Иондық электр ... ... ... ... оның ... ... ... өтуінен болып табылады.
Электр өткізгіштік температурадан, қысымнан, сәулелендіруден, қоспа қосудан тәуелді болып келеді. Жартылай өткізгіштердің әртүрлі әсер етулердің түрінен ұшқыр ... ... ... сапасында кең көлемде қолданылуында жатыр.
Жартылай өткізгіштерде температураның жоғарлауымен және басқа да әсер ету түрлерінің әсерінен заряд тасымалдаушылардың ... ... әсер ... әсер ... ... сонымен қатар осы кезде тасымалдаушылар концентрациялары артады, тыйым салынған аумақтың ені және басқа да сипаттамалары өзгеруі мүмкін. Бұл ... ... ... меншікті кедергісін заряд тасымалдаушылардың қозғалғыштығының өзгерісіне қарағанда күштірек әсер етеді. Сондықтан жартылай өткізгіштердегі меншікті кедергінің температураға тәуелділігі айтарлықтай ... ... ие. ... ... ρ ... әсері материал табиғатына, деформация түріне - серпімді ... ... ... ... ... ... ρ меншікті кедергіге түр, концентрация және құрылымдық ерекшеліктердің таралу сипаттамасы әсер етеді. Серпімді деформация әсер еткендегі жартылай өткізгіштердің ρ ... - ... ... ... ... ... эффектіні қамтамасыз етеді. Пластикалық деформация және сәулелендіру заряд тасымалдаушылардың концентрациясын ұлғайтып, сонымен қатар қозғалғыштықты төмендетеді, көбінде бірінші эффектке болады да, ρ ... ... ... S, ... R және ... l ие заттар үшін ρ төмендегі формула бойынша анықталынады:
(1.8)
Электр өткізгіштік теориясымен келісе отырып, γ келесі ... ... ... ... q және m - ... заряд тасымалдаушылардың заряды мен массасы (өткізгіштердегі электронның, жартылай өткізгіштердегі электрондар мен ... ... ... және λ - заряд тасымалдаушылардың еркін жүру жолының жылдамдғы мен ұзындығы; n - заряд концентрациясы, яғни ... ... оның ... ... ... ... ... меншікті электр кедергісінің өзгерісі реалды материалдарда концентрация мен заряд тасымалдаушылардың еркін жүру жолдарының өзгерісімен байланысты.
Электр өрсінің әсеріне заряд тасымалдаушылар үдеуге ие ... ал ... ... өріс ... ... болады:
(1.11)
осыдан
γ =qnu ... ... ... ... ... ... - құрылымдық ақаулармен фонондардағы тасымалдаушылардың шашырауына күшті ... ... ... ... ... қозғалғыштығы, жылдамдығы, еркін жүру ұзындығы азаяды. Оңашаланған атомның электрондары қатаң анықталынған энергияның дискретті мәндеріне ие болады. ... ... ... ... ... атом ... энергетикалық аумақтардағы олардың бірігуі өтеді (1.2-сурет).
Е Өткізгіштік аумағы Ес
Тыйым салынған
аумақ
Валенттік аумақ
1.2-сурет. - ... ... ... ... ... ... ... болатын энергетикалық аумақтар рұқсат етілген аумақ деп аталынады. Заряд ... ... ... ... ... ... - тыйым салынған аумақ деп аталынады. n атомдардан тұратын қатты дененің құрылуы кезінде атомдардың дискретті ... ... ... ... ... ... және олар ... аумақтар аралық тыйым салынған энергия аумақтарына бөлінеді.
Атомның дискретті дейгелеріндегі электрондардың максимальді мәні мынаған ... ... ... ... ең ... ... энергетикалық күйі бойынша рұқсат етілген, толықтырылмаған бөлігінен ажыратып тұрады.
Валентттік ... ... ... n ... түзілетін энергетикалық аумақ валенттік аумақ деп аталынады. ... ... ... ... рұқсат етілген аумақ - өткізгіштік аумақ Ес деп аталынады. Осы екі ... ... ... ... ... Еg ... Егер электрон тыйым салынған аумақ енінен үлкен энергияға ие болса, ол валентті аумақтан өткізгіштік ... ... және ... өткізгіштікке қатыса алады. Қатты дененің аумақтық теория бойынша металдардың бейметалдардан айырмашылығы ... (ең ... ... ... ... ... ... ең маңызды ерекшелігі олардағы электрондардан құралған ең жоғарғы энергетикалық аумақ (өткізгіштік аумағы) бос деңгейлерге ие болу ... ... ... мен жартылай өткізгіштерде төменгі температуралар кезінде (0К-ге жақын) толығымен электрондармен толтырылған жоғары энергетикалық аумақ ... ... ... - бос ... ... аумақпен (өткізгіштік аумақ) тыйым салынған аймақ Еg тыйым салынған аумақпен бөлінеді (ажыратылады), мұнда электрондардың энергетикалық деңгейлері ... ... ... ... ... өткізгіштер мен диэлектриктер арасында айырмашылық шартты: диэлектриктер мен жартылай өткізгіштердегі валенттік аумақ пен өткізгіштік аумақты бөліп ... Еg мәні ... ... = = 2 ... ... ... өткізгіштер де бар, оларда Еg =0, мысалы HgTe және HgSe.
Жартылай өткізгіштердегі валенттік электрондармен құрылған зонаны ... ... деп ... (ол 0К ... ... толтырылған). Валенттік аумақ төбесін деп белгілейді. Т=0К кезіндегі тыйым салынған аумақтан кейінгі бос аумақ өткізгіштік аумақ деп аталады. Өткізгіштік ... ... деп ... (ең ... энергия).
Аумақтық модель бойынша диэлектриктер мен жартылай өткізгіштерде айырмашылық болмайды. Практикалық түрде көптеген жартылай өткізгіштердің ең төменгі температураларда (0К-ге жақын) өздерін ... ... ... ал ... диэлектриктер жоғары температуралар кезінде жартылай өткізгіштер болып келеді.
Аумақтық теорияға сәйкес қатты денелердегі өткізгіштер, жартылай өткізгіштер және диэлектриктер деп бөледі.
Өткізгіштер - ... ... пен ... ... бір ... ... ... немесе бірігіп кететін материалдар. Сондықтан, металдардағы электрондар еркін, яғни электр өрісі кернеулігінің аз мәнін берген кезде де олар валенттік ... ... ... өте ... Металдардағы атомдар бір бірімен металдық байланыстар бойынша байланысқан. және ... ... ... валенттік электрондар жоғарғы қозғалғыштыққа ие болады және ... ... ... оңай ... ... ... электр өткізгіштіктің электрондық түрі бақыланады. Осылайша үдетілген өріспен электрондар тек зарядтарды тасымалдайды. Материалдардағыдай электр өткізгіштіктің иондық ... ... ... ... ... диапазоны металдық өткізгіштіктің үш реттілікті алады: Fe - Cr - Al ... ... ... ... 1,6*10-8 Ом*м дейінгі құймада.
Жартылай өткізгіштер электрлік қасиеті бойынша өткізгіштік және ... ... ... ... ... олардың меншікті электр кедергісі 10-6-109 Ом*м, тыйым салынған аумақ ені 0,05-тен 2,5-3 эВ дейінгі мәнді ... ... ... ... ... ... емес және ... түрде де, ионды байланыспен байланысуы мүмкін, электр өткізгіштік түрі - электронды-кемтікті.
Диэлектрдікіндей жартылай өткізгіштер ... ... ... ... (КТК) αρ ие, яғни ... артуымен жартылай өткізгіштердегі ρ кемиді, ал металдардікі артады.
Жартылай өткізгіштердің негізгі ерекшелігі меншікті ... ... ... қана ... ... да ... ... (электрмагниттік өріске, сәулененуге және т.б.) сезімталдығының жоғарлығы. Бұл жартылай ... ... ... ... арасындағы химиялық байланыстар түрімен, сондай-ақ басқа ақаулар мен қоспалардың болуымен шартталған, тіпті болмашы концентрация ... ... ... ... ... ... ... қасиеттеріне елеулі түрде әсер етеді.
Өндірісте электр өткізгіштің электронды және кемтікті түрлері бар ... ... ... тыйым салынған аумақ ені 3 эВ-тан артады, меншікті электр кедергісі 109 - 1016 Ом*м. Жартылай өткізгіштердегідей диэлектриктерде байланыс түрі ... ... ... ... өткізгіштігінің ерекшелігі көп жағдайда оның иондық сипаты болып тбылады. Еg >> kT ... ... өте аз ... ... энергия әсерінен өзінің атомдарынан бөлінуі мүмкін, олардың электр өткізгіштікте қорын елемеуге де болады. Ионды электр өткізгіштік ... ... ... сол ... ... ... ...
Өткізгіштің электрондық түрін елеуге болады, егер де өткізгіштік аумағының түбіне және валенттік аумақ төбесіне жуық тыйым салынған аумақта донорлық және ... ... ... ... ... пайда болады. Мұндай деңгейлердің пайда болуы кристалдық торда қоспа мен ... ... ... ... ... ... ... электр өткізгіштік күшті электр өрісінде пайда болады және изоляция бұзылуына алып келеді.
Техникада металл және оның ... ... ... бірі ... ретінде қолдану болып табылады. Олар екі топқа бөлінеді:
* Жоғары өткізгіштік металдар мен құймалары
* Жоғары кедергілікті металдар мен құймалары.
Жоғары ... ... мен ... ... ... электр сымдарын, контактілерді, трансформаторларының орамдарын жасауда, интегралдық схемаларда ток жүргізетін элементтер жасауда және т.б. ... ... ... таза металдар - Ag, Au, Cu, Al және олардың құймалары, ... ... ... ие. ... ... ... ... - аз меншікті электр кедергісі және электр кедергісінің аз ... ... ... металдар мен құймалары резистер, реостат, электр қыздырғыштық қондырғылар және т.б. жасауда қолданылады. Оларға мыс құймалары (константан, манганин, никелин) және Fe -- Ni -- Cr, Fe -- Cr -- Al ... ... ... ... қойылатын негізгі талаптар: жоғары ρ, аз және мыстық ... аз ... Одан ... ... ... ... құймалары жылуға төзімді болуы керек.
Жоғарыда аталған талаптардан басқа өткізгіш және резистивті материалдар жоғары механикалық ... ... ... және ... яғни қысыммен, дәнекерленеумен, пайкамен және басқа да өңдеудің түрімен өңдеуге қарсы тұру қабілеттілікке ие болуы керек.
Реалды өткізгіштерде γ және ρ ... ... ... ... еркін жол ұзындығының λ өзгеруімен байланысты.
Металдардың меншікті электр кедергісі электрондық ... ... ... ... ... ... кедергісі өте жоғары - периодтық ... ІВ ... (Ag, Cu, Au) мен ІІІВ ... (Al) ... Бұл ... электрондар толықпаған s-бұлтшадан электронды газға оңай өтеді. ІА - топшасының элементтері осындай ішкі ... ие бола тұра ... ... параметрлері қатынасы мен иондар диаметрін анықтайтын өткізгіштің электрондарының концентрациясының (n) аз болуы себебінен электр өткізгіштігі ... ... ... емес ... ... ρ ... жоғары. Ауыспалы металдарда s-бұлтшадан төмен жатқан толықпаған d - және f - ... ... ... ... ... ... ... кезде d - және f - ... ... ... ... ... өткізгіштік аумақта азаюы өтеді.
Таза металдардың меншікті кедергісі бірінші кезекте олардың табиғатын, яғни өткізгіштік электрондар концентрациясын ... Ол ... ... емес, реалды бақыланатын ρ өзгерісі температуралық түрленуі кезінде электрондардың ... жүру ... мен ... ... өзгеруімен байланысты.
Электронды толқынның идеалды (ақаусыз) тордан өтуі кезінде шашырайды. Кристалдық тор ақаулары λ азаюына, ... ρ ... алып ... электрондардың шашырауына алып келеді.
Шашыраушы электрондардың жетілмегендігін екі топқа бөлуге болады:
* материалдың меншікті кедергісінің температуралық кедергісінің температуралық құраушысын (ρТ) анықтайтын энергетикалық ... (тор ... мен ... ... ... ... меншікті кедергісінің құрылымдық немесе қалдықтық (ρқалд) құраушыларын анықтайтын кристалдық құрылысының ақаулары.
Осыған байланысты таза металдардың меншікті электр кедергісі келесі ... ... = ρт ... ... ... ... ... қоспалық және меншікті ақаулар электрондық толқындардың шашырауының орталығы болып табылады. Осы кезде еркін жүру жолының ұзындығы λ азаяды және меншікті ... ... ... ... ρ ... тәуелдлігі:
ρт = ρ0(1+αt+βt2+γt3+...) ... (Θд -- ... ... ... ... ... ρ t-ға ... байланыста болады:
ρт= ρ0(1+αt) ... ... ... ... ... ρ0αТ ... ρ0 - ... басы ретінде алынған температура кезіндегі меншікті электр кедергісі; Т - температура (К); α = αρ - ... ... ... коэффициенті.
Дебай температурасы кванттық эффект пайда болатын және температуралар облысынан кванттық статистиканы ... ... ... ... ... ... αр = (1/ρ0) (dρ/dT).
Т=Тбал кезінде электр кедергі өткізгіштік электрондар концентрациясының лездік өзгеруі салдарынан секірмелі түрде артады.
... ... ... ... ... мен құймалар асқын өткізгіш күйге өтеді, яғни олардың ρ мәні нөлге дейін тез төмендейді. Асқын өткізгіштік ауысу температурасы кезінде (Та) ρ < ... ... ... ... ... ... ... асыратын электрондар куперлік жұптармен байланысады, осы кезде электрондар мұндай жұптарда спиндері мен импульстері қарама-қарсы болуы тұжырымдамасына негізделінген. Электрондардың бұлай жұптасуы оң ... ... ... орта өріс ... ... кулондық күшті әлсіздендіреді. Барлық электронның жұптар қозғалысын тор түйіндерімен шашырамайтын, тек олардан ағатын бір ... ... ... ... ... Т =0 ... өткізгіштің барлық электрондары байланысқан. Температураны арттыру және жылулық ... ... жұп ... ... алып ... ал Та ... ... бұзылады, асқын өткізгіштік жойылады және металл меншікті электр кедергісінің қорытқы мәнімен қалыпты жағдайға өтеді.
Таза металдан ерекшелік - ... ... ... ... ... ... ... элемент атомы орналасады немесе басқа фазалар түзіледі. Екі жағдайда да олар электрондық толқынның шашырау орталығын көрсетеді.
Құймалар мен таза металдар үшін ... ... = ρт ... ... үшін меншікті электр кедергісінің құйма түзетін компоненттер түзетін компонененттер концентрациясына тәуелділік әртүрлі.
Ерітілген компоненттің құйманың электрлік қасиетіне әсері негізгі ... ... ... ... ... ... негзіделінген. Бұл бұзылулар электрондардың шашырауына, еркін жүру жолының ұзындығының азаюына, сәйкесінше ρ өсуіне алып келеді.
ρ өзгеру ... ... және ... ... ... - ... валенттілігі мен атомдық диаметріне тәуелді. Валенттілік пен атомдық диаметрінің айырмашылығы қаншалықты көп болса, ρ өсуі ... ... А және В ... - ауыспалы емес элементтер болмаса, А және В компоненттерінің шексіз қатты ... ... ... В ... А ... еріткені сияқты А компоненті В компонентінде еріткендей артады. Осы кезде ρ компонеттер концентрациясына тәуелділігі максимумды ... ... ... А және В ... ... еркін жүру жолы ұзындығының тәуелділігі мына қатынаста өрнектеледі:
λ = β/(сАсВ) = β/(сА(1 - сА)) ... β - ... жүйе үшін ... ... коэффициенті; сА және сВ - негізгі және қоспалық ... ... ... ... ... ρ = mT/ (e2nλ) фомуласына қойғанда алатынымыз:
ρ = mTсА(1 - сА)/ (e2nβ) ... ... ... және ... деп ... = DсА(1 - сА) ... - сА) ... - сА= (1/2) ... ... парабола, яғни құймадағы компоненттер қатынасының эквиатомдық қатынасы кезіндегі. Мұндай құймалар ... Ag - Au, Cu - Au, W- ... ... ... ... температуралық коэффицинеті таза металдар үшін де мына формула бойынша анықталынады:
αp құй = (1/ ρ0 құй) (d ρқұй /dT ) ... ... αp құй 1/ ρ0 құй ... ... ерітіндінің бір компоненті - ауыспалы ... ... онда ... ... ... ерекшеленеді. s - d немесе s - f - ... ... ... ... металда ρ максимумы аыспалы металдың өте жоғары концентрация жағына орын ауыстырады. Егер екі компонент те ауыспалы металл болса, онда тек ... ғана ... ... ... ... ... ... құймалардың меншікті электр кедергісінің концентрациялық тәуелділігі сызықтық сипатқа ие, себебі эвтектика әрқайсысы ... ... ... ... торға және өткізгіштің электрондар концентрациясына ие фазалардан ... ... ... таза ... ... ... ... қосылыстар болуы мүмкін. Компоненттердің концентрациясының өзгеруі кезінде эвтектика фазаларының сандық қатынасы аддитивті өзгереді, бір шекті ... ... ... ... және ... ... электр кедергісі аддитивті өзгереді.
Ек фазалық эвтектиканың меншікті электр кедергісі ρэвт = ρ1 с1 + ρ2 с2 ... ... ... ρ1, ρ2, с1, с2 - ... және ... ... ... меншікті электр кедергісі мен концентрациялары.
Практикада эвтектиканың ρ мәні концентрациясының тәуелділігінің сызықтығының бұзылуы қоспа, дән шегаралары және басқа да ақаулардың болу ... ... ... ... электр кедергісінің температуралық коэффициенті, αр сияқты (қатты ерітіндінің) ρ концентрациялық ... кері ... ... ... ерітінділер мен эвтектикадан химиялық қосылысының айырмашылығы оның компоненттерінің түзушілерінен ... ... ... ... ... электронды құрылысы, заряд тасымалдаушылар концентрациясы, кейде химиялық ... ... ... түрі және ... ... мен ... бойынша кардиналды ерекшеленетін мүлдем жаңа зат болып табылады.
Вакуумдық әдіспен (мысалы, термиялық буландыру, ионды-плазмалық тозаңдаттыру) алынған металдық қабыршақтар микроэлектроникада элемент аралық ... ... ... ... және ... ... ... қоршағыш ретінде қолданылады.
Жұқа қабыршақтың электрлік қасиеттері массивті күйде бастапқы материал ... ... ... ... Бұл ... ... ... Тозаңдатылған металды қабыршақ құрылымының беткі қабатына конденсациялау кезінде аморфтан кристалдыққа дейін өзгеруі мүмкін.
-өлшемдік эффектілерге. ... ... ... ... ... ... қабыршақ қалыңдығы (h) негізгі заряд тасымалдағыштардың еркін жүру жолы ... (λ) ... ... қасиетіне, оның ішінде электрлік қасиетіне ие болады.
Қабыршақтың меншікті кедергісі ақаулардың жоғары концентрациясының салдарынан ρм мәнінен көп болады.
ρ өсуіне өлшемдік ... де әсер ... яғни ... ... жүру жолының ұзындығына қабыршақтың беткі қабатының шашырауы салдарынан азаюы.
Жартылай өткізгіштердің электрлік ... ... ... және ... ... ... ... алмаз құрылымына ие, ал А2В6 немесе А3В5 (мысалы, CdS, SdTe, GaAs, GaP, InSb, InP, AlP, AlSb, ZnS) ... ... ... ... ... сфалерит түрінің құрылымына ие.
Жартылай өткізгіштердегі негізгі химиялық байланыс түрі - коваленттік. Типтік коваленттік байланыс (ковалентті полярсыз) көрші ... ... ... жиналуы нәтижесінде пайда болуы және әр атомы төрт валенттік электроннан тұратын периодтық жүйедегі IVB-топша элементтерінен (Si, Ge) ... Әр атом ... төрт ... ... төрт электрон алып және соншалықты электрон беріп, осы ... өзі ... ... ... ... нәтижесінде байланыс түзіледі. Осы кезде атомдар арасында олардың әрқайсысында тұрақты сегіз ... ... ... ... ... ... өтеді.
Периодтық жүйедегі ІІІВ-(B, Al, Ga, In) және VB- (N, P, As, Sb) ... ... ... Si және Ge ... электронды түрде ұқсас А3В5 жартылай өткізгіштер қосылыстары алмазтәрізді болып келеді. ІІІ топ ... ... үш ... ... ал V топ ... - 5 ... тұрады. Сол себепті бұл қосылыстағы бір атомға орташа түрде төрт валенттік электрон келеді. ... ... ... ... ... теріс В атомына тартылған болса, онда толығымен ковалентті емес, жартылай иондық (мұндай байланыс ... ... ... ... табылады. А - оң зарядталған, В - теріс зарядталған.
Химиялық байланыстың өте күшті иондық ... А2В6 ... (ZnTe, ZnSe, CdTe, CdS және т.б.) ... ... байланыс бар жартылай өткізгіштер бар - олар қорғасын халькогенидтері (PbS, PbSe, PbTe).
Қосылыстың химиялық ... ... ... ... ... ... нөмірі Zорт жатады.
А[3]В[5] және А[2]В[6] қарапайым қосылыстары үшін
Zср=(ZA+ZB)/2 ... ... ... бір ... шегінде коваленттіктен иондық байланысына өту тенденциясы өседі. Бұл байланыстың беріктігінің кемуіне алып келеді; тыйым салынған аумақ ені, ... ... ... электр кедергілері төмендейді.
Заряд тасымалдаушылар. Меншікті тасымалдаушылар. Атомдар арасында электрон алмасуы нәтижесінде коваленттік байланыс түзілуі кезінде электр кедергісі пайда ... ... ... тығыздық таралу тркелген (әрбір көрші атомдар жұптары арасындағы байланыста екі электрон бойынша). Сыртқы энергетикалық әсерлесу әсерінен (мысалы, жылыту, сәулелендіру) ... ... ... ... ... ... ... бос болып одан үзіліп кетеді. Ол электрлік өрісі жоқ болғанда кристал бойынша хаосты қозғалады. Атом байланыстың біреуінде электрондық жоқ ... ... деп ... және ... ... ... мәні бойынша тән оң зарядтың болуын білдіреді. Кемтік электрон секілді көрші байланыстың электроны кеткен электрон орнын басқандай крситалл бойынша хаосты ... ... ... ... тасымалдаушылардың қозғалуына негізделінген жартылай өткізгіштер меншікті деп аталынады.
Электрон-кемтік жұптарының пайда болуы заряд тасымалдаушылар генерациясы деп ... Егер ... ... аумақ енінен Еg энергиясы артса онда мұндай генерация болады; бұл жағдайда электрон валенттік аумақтан өткізгіштік аумаққа өтеді (яғни ... ... ... ... ... ал валенттік аумақта кемтік түзіледі. Сол себептен тыйым салынған аумақ ені коваленттік байланыстан электронды жұлып алуға жұмсалатын ... ... ... ... келеді. Егер электрон энергиясы Еg - ден аспайтын болса, онда экситон деп аталатын электрон-кемтік жұптарымен байланысқан электрлік бейтарап ... ... ... маңызды рөлге ие, мысалы сілтілік-галоидтық кристалдардағы бояу орталығының түзілуінде.
Идеалды кристалдарда электрондар мен кемтіктер концентрациялары тең және ... ... ... ... ... ... ... аумақта қоспа мен құрылымдық дамушылықтың болуы салдарынан электрон энергиясына рұқсат етілген деңгейлер болуы мүмкін. Егер ... ... ... ... ... ... ... етілген вакансиялық деңгейге өтетін болса, онда қоспалық заряд тасымалдаушылар генерациясы өтеді.
Қоспалық тасымалдағыштар. Қоспалық заряд ... ... ... ... ... атомдар жатады. Орын ауыстыру немсе енгізудің қатты ерітіндінің жартылай өткізгіштігімен түзілетін және атомдардың ... ... ... ие ... ... қоспалық тасымалдағыштар бола алады. Қоспалық атомдар бөлінеді:
* үлкен валентке ие, қалдықтық электрондарын беретін донорлар;
* аз ... ие, ... ... ... ... ұстайтын акцепторлар.
Донорлар жартылай өткізгіштікте электронды өткізгішті (n-типті өткізгіштік), ал акцепторлар кемтіктік ... ... ... ... Жартылай өткізгіштер сәйкесінше (n-типтің) электронды және (p-типтің) кемтіктік деп аталады. Донорлы (Si, Ge) қарапайым жартылай ... V ... (P, As, Sb), ал ... ... ... - III ... (B, Al, Ga, In) атомдарының қоспалары жатады. Донорлы және ... ... ... деп ... Легирлеумен оның құрамына легирлеуші қоспаларды енгізу көмегімен ... ... ... жартылай өткізгіштертер алады. Мышьяк атомы бес валенттік электроннан, кремний атомы - төрт валенттік электронан тұрады, яғни мышьяктың бір электроны ... ... ... ... Бұл ... ... ... кезінде жылулық қозғалыс энергиясымен өлшемдес кулондық әсерлесу күшімен өзінің атомдары байланысқандығымен байланысты (жылулық қозғалыс энергиясы kT~0,03эВ). Сондықтан ... ... ... өз ... оңай ... және ... ... ал атомның өзі - оң зарядталған ион болады.
Өткізгіштің белгілі түрімен жартылай өткізгішті жасау көптеген жартылай өткізгіштік құралдардың әсер ету ... ... ... өткізгіштікке негізделінгендіктен өте маңызды болып табылады.
Донорлы, акцепторлы ... ... үшін ... ... ... қажетті (аз энергия қажет), яғни меншікті тасымалдаушылар түзу үшін (Еқоспа1,0 мкм).
Оптикалық сәулелердің әртүрлі сипаттамалары - ... ... ... полярлылық және т.б. берілген заң бойынша уақытта өзгеруі мүмкін. Жарықтың модуляциясын әртүрлі әдістермен іске асыруға болады, ... ... ... ... ... көмегімен, қызығушылықтың көптігі мен мүмкіндіктер физикалық эффектілерді әртүрлі шарттар мен орталарда таралуына әкелетін электрооптикалық, магнитті оптикалық, серпімді ... ... ... ... ...
§ 4. ... ... қасиеттерге серпімді тербелісті ортамен және өте кіші жиіліктен (0 Гц) шекті жоғары ... ... (1011 - 1012 Гц) ... ... ... ... ... және қамтумен, генерациямен байланысқан қасиеттер жатады.
16 Гц - 20 кГц ... ... - ... есту органдары қабылдайды, 16 Гц-тен төмен жиілік - инфрадыбысқа, 20 кГц-тен жоғары диапазон - ультрадыбысқа, аса ... ... ... Гц - ... ... ... ерекше жағдайына - беттік акустикалық толқындар (БАТ) жатады. Бұл толқындар қатты дененің еркін ... ... ... ... ... шекарасының басқа ортамен бойлай таралады. Шекарадан жою кезінде бұл толқындар өшеді.
БАТ екі түрде болады:
* Вертикальді поляризациямен - орта ... ... ... БАТ ... ... ... жазықтығы кезінде;
* Горизонтальді поляризациямен - бұл тербелістер шекараға параллель және толқынның таралуына перпендикуляр бағытталған кезде.
Серпімді акустикалық толқындар қысымның ... ... ... ... ... тудыратын кез-келген құбылыспен генерацияланады. Әртүрлі көздер әртүрлі жиіліктердің акустикалық толқындарын генерациялайды.
Акустикалық толқынның таралуы дыбыс жылдамдығымен сд сипатталады. ... ... ... ... ... ... ... өте аз. Ол агрегатты күй мен материалдың табиғатына тәуелді: газдарда сд ... ... аз; ал ... ... ... ... аз. 1.4 - кестеде кейбір заттар үшін дыбыс жылдамдықтың мәні келтірілген.
1.4 - кесте. Заттардағы дыбыс жылдамдығы

Зат
Дыбыс ... сз, ... - ... кварц
5970
9
Алюминийлі құйма
6000
Изотропты қатты денелерде сд серпімділік модуліне тәуелді, анизотропты қатты денелерде дыбыс жылдамдықтағы анизатропты. Пьезо- және сегнетэлектриктерде сд тек ... ... ғана ... ... мен ... ... кернеулігіне тәуелді.
сд - өлшеу қатты денелердің серпімділік модулін, дебай температурасын анықтау үшін, жартылай өткізгіштің зоналық ... ... ... ... ... ... ... және т.б. үшін қолданылады.
Дыбыстық толқын таралу кезінде оптикалық сәулелердің жұтылуына қарағанда өте әлсіз дыбыстың жұтылуы өтеді. Жұтылу ... ... ... ... ... әсіресе жылулыққа, өтуімен байланысты. Мұндай жұтылудың салдары ... өшуі ... ... яғни оның ... мен амплитудасының азаюы.
Жоғары интенсивтілікті оптикалық сәуленің өтуі сияқты ... ... ... ... ... таралуы кезінде бейсызықты құбылыс бақыланады. Осы кезде дыбыстың толқыны мен шашырауы сызықты акустикадағыдай тек дыбыстық ... ... мен ... ғана ... болып шықпайды, сонымен қатар толқын амплитудасына тәуелді болады, синусоидалы форма азаяды, дыбыстық сәуленің қысымы пайда ... және ... ... ... интенсивтілікті акустикалық толқынның таралуы кезінде ортаның өзінің қасиеттері өзгеруімен байланысты.
Электроникада акустикалық ... ... ... ... - ... ... өзара әсерлесу (АЭӨӘ) және электронды толқынмен әсерлесуі - акустикалық оптиканың ... ... ... ... ... ... ... акустикалық толқынның әсерінен кристал торының серпімді деформациясы және оның ішкі кристалдық өрісінің өзгерісі өтетін 107-1013 Гц жиілікті гипердыбысты және ультрадыбысты ... ... ... ... Осылайша ультрадыбысты және гипердыбысты толқынның энергиясы мен импульсі өткізгіштің электрондарымен беріледі (электрон-фононды өзара әсерлесу).
Энергияның ... ... ... ... ... және электронды газдың жылуына алып келеді, ал импульстің берілуі - дыбыстың ... ... (өсу ... ... ... немесе металдарда ЭҚК-нің немесе токтың пайда болуына (акустоэлекрлік эффектке) алып келеді. Электрөткізгіштің өзгеруінен басқа АЭӨӘ жылусыйымдылығы мен жылуөткізгіштік өзгертеді.
АЭӨӘ ... ... ... ... үшін ... ... мен ... иондық өзара әсерлесулер болады - акустикалық ... ... ... иондарды араластырады, өткізгіштік электрондарына әсер ететін иондық ток пен өріс пайда болады.
Жартылай өткізгіштер (Ge. Si) мен ... ... (Bi, Sb, As) ... потенциал іске асады - деформациялық өзара әсерлесу - ультрадыбыстық толқынның ... ... ... салынған аумақ ені өзгереді, зарядтың төмендетілген және жоғарылатылған тығыздық аумақтары пайда болады, олар өткізгіштің электрондарына әсер етеді.
АIIBVI (CdS, CdSe, ZnS, ZnO), AIIIBV (InSb, GaAs) ... ... және ... ... өзара әсерлесу пайда болады - бұл кристалдардың деформациялары электрлік өрістің пайда болуымен немесе керісінше болуымен аяқталады.
АЭӨӘ механизмнен ультрадыбысты ... ... ... ... ... Ол пьезоэлектриктерде максимальді.
Металдар мен қарапайым жартылай өткізгіштерде электронды жұтылу тек төмен (гелийлік) температуралар кезінде ғана байқалады.
Ультрадыбысты ... ... ... ... берілуі акустикалық электрлік токтың пайда болуына алып келеді. Егер кристалға тағы және ультрадыбысты толқын бағытындағы электрондар дрейфін тудыратын тұрақты электр ... Е ... ... АЭӨӘ ... ... vдр және ... ... сд айтарлықтай тәуелді болады. vдр < сд кезінде ультрадыбысты толқын электронды газбен жұтылады, vдр>сд кезінде электрондар ... ... ... ... ... ... оның күшеюі (амплитуданың артуы) өтеді. Бұл ұлғаю беттік аукстикалық толқындар үшін практикалық қызығушылық тудырады.
АЭӨӘ бейсызықты акустикалық эффектілер қатарын, әсіресе пьезоэлектриктерде ... ... ... ол ... ... жад элементтерінде қолданылады.
Акустикалық оптиканың қондырғыларының көбісі ультрадыбысты толқындардың жарық дифракциясы құбылысының қолданылуымен жұмыс ... ... ... ... ... сыну ... n ... өзгеруіне алып келеді. Нәтижесінде, ортада периодты дыбыстың толқын ... λд тең, ... ... ... құрылым пайда болады. Егер осындай ортада жарық сәулелері таралса, онда ортада жарықтың дифракциялық шоғыры пайда ... ... ... - ... ... ... интенсивтілік - дыбыс өрісінің параметрлеріне (γ, I) және дыбыстық шоғырға түсетін жарықтың бұрышына (θ) тәуелді.
Дифракциялық ... ... ... ... ... ... дыбыстың жиілігінің шамасына тең. Акустикалық шоғырдың шығысында жарықтың шоғыры фазасы бойынша түрленген және бағыты бойынша тебілген болып шығады.
Қатты денелер мен ... ... ... ... ... өзара әсерлесуі спектральді құраммен және оптикалық сәуленің таралу ... ... ... ... ... ... ... мақсатында оптикада қолданылады.
Ультрадыбысты толқындар жарық дифракциясының көмегімен дыбыстық өрістің ... ... ... мен ... ... оптикалық және магнитті оптикалық материалдардың модулдері анықталады, кідірудің ультрадыбыстық желілердегі дабылдарды қабылдау үшін қондырғылар жасалуда.
10 мГц - 1,5 ГГц ... ... және ... ... кристалдарда таралуының өзара және электрондармен өзара әсерлесуі негізінде, ... ... ... толқындарды қолдануда электрлік радиоқабылдағыштарды өңдеу және түрлендіру үшін акустикалық электронның қондырғыларды қолданылуына негізделген.
§ 5. ... ... ... ... электрондардың қозғалуы кезінде (атомдық ядролардың магнитттік моменттері электрондардың магнитттік ... ... мың есе ... ... ... магниттік моменттерінің арқасында ие.
Магнитттік моменттердің пайда болуына алып келетін екі негізгі электрондардың қозғалысының түрі бар: ... ... ... ... ... және спиндік (өзіндік ось айналасында) сәйкесінше орбитальді және спиндік магнит моменттері деп бөлінеді.
Спиндік магнитттік момент Бордың бір магнетонына тең, ... сп = = 9,273 * 10[-24] ... е, m - ... ... мен ...
Электронның осы екі негізгі қозғалысынан басқа ішкі магнит өрісін енгізгенде пайда болатын тағы біреуі бар. Бұл жағдайда ... ... ... қозғалатын электрон өзінің қозғалыс траекториясын өзгертеді: сызықтың орнына спиральді болады.
Өзінің ... ... ... ... түрлерге бөлінеді: диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм, антиферромагнетизм және ферримагнетизм. 1.5 - ... ... ... бағыттары көрсетілген.
↑ ↑ ↑ ... ↑ ↑ ... ↑ ↑ ... ↑ ↑ ... ↓ ↑ ... ↑ ↓ ↑
↑ ↓ ↑ ... ↑ ↓ ... ↓ ↑ ... ↑ ↓ ... ↓ ↑ ... ↑ ↓ ... - ... - ... ... ... ... ОК кезіндегі көрші атомдармен магнит моменттерінің бағыттары: 1 - парамагнетик; 2 - ... 3 - ... 4 - ... ... ... тоқталайық. Дененің магнит моменті М дененің көлеміндегі V магниттелудің J туындысына тең:
М = J V ... ... - ... ... æ ... ... Н ішкі ... өрісінің әсерінен өзінің магнит моментін өзгерте алу қабілеті:
J = æ Н ... ... өріс ... магнит индукциясы В деп аталады. В шамасы ішкі ... ... ... және ... ... ... ... = Н + 4PI J ... ... ... ... ... ... ... В өзгертеді, магниттік өткізгіштігімен μ сипатталады:
В = μН ... ... ... В ... μ - Н-ға ... ... μ ... шегі Н кернеулігі кезінде нөлге ұмтылуы - бастапқы магниттік өткізгіштік μн деп аталады.
Магнитттік ... ... ... мына ... ... ... = 4PI æ + 1 ... табиғаты тұйық орбиталь бойынша электрондардың спираль тәрізді айналумен, сыртқы өріспен индукцияланған және өшпейтін құйындық микротоктың пайда болуын тудыруымен байланысты. ... ... ... ... ... пайда болатын ішкі магниттелу осы өрістің кездесуіне бағытталған, сондықтан диамагниттік ... мәні æmD - ... ... ... ... ... сыртқы электрондар құрайды. Диамагнетизмдік қасиетке заттардан басқасының бәрі ие. ... ... ... ... ол электронды бұлтшалармен толтырылған заттарда: инертті газдарда, Na+. Cl[-] тәрізді иондарда, ... ... ... ... ... және т.б.) ғана ... заттар диамагнетизммен қатар басқа да магнетизмнің басқа түріне ие болса, онда соңғысының орнын диамагнетизм орны жабады. Қатты денелердің ... ... 10-5 - 10-6 Гс/Э ... эрстедке қатынасы) шамаға ие.
Парамагнетизм дегеніміз - өріс бағытындағы сыртқы өрісте Н дененің магнитттелу қасиеті. Сәйкесінше, парамагниттті ... - оң ... ... да ... денелер магнит өрісіне тартылады, ал диамагниттті денелер тебіледі. ... ... ... ... және ішкі ... ... тең.
Парамагниттті денелердің негізгі қасиетіне олардағы атомдардың меншікті магниттік моменттерінің болуы (орбитальді және спинді) жатады, бірақ екі қос ... ... ... ... атом ... ... ... күшінде бір-бірін өшіреді. Нәтижесінде барлық толтырылған электрондық қабықшалар мен орбитальдар нөлдік орбитальдық магниттік моментке ие және ... ... ... бермейді. Парамагнетизм жұптаспаған валенттік электрондардан өткізгіштік электрондарынан ғана көрінеді.
Спиндік моменттерде мұндай кристалдық өрістің өзара әсерлесу ... ... ... ... ... магнитттік моментіндегі қоры маңызды.
Сыртқы өрістің жоқтығынан атомдардың магнитттік моменттері жылулық қозғалыс есебінен ... ... ... ... ... ... бұл ... нөлге тең. Осынысымен олар ферромагнетиктен ерекшеленеді.
Сыртқы өрісті Н енгізген кезде атомдардың магнитттік моменті өріс бойынша бағытталады. Н өсуімен парамагнетиктің ... ... заңы ... ... ... æmп - 1 см3 заттың магнитттік қабылдағыштығы парамагнетик үшін æ =107 - 10-4. Н өріс ... ... ... ... ... басталады.
Н өзгеріссіз кезінде температураның өсуімен жылулық қозғалыстың дезориентирленген әсер артады.
Өткізгіштік электрондары жоқ заттарда атомдардың ... ... ... ... компенсирленген және магнит моментке тең ядро ғана ие болады. Мұндай заттарда ... өте аз (10-9 - 10-12) және өте ... ... ... ғана ... мүмкін (Т =0,1 К).
Атомдардың электрондық қабықша мен ядроларының спиндері арасындағы өте күшті ... ... ... ... мына шамамен өрнектеледі:
æmя= ... Mmя - ... æmэ ... ... магниттік моментінің шамамен 0,001-ге тең ядроның магниттік моменті.
Парамагнитттік қасиеттерді электронды парамагниттік резонанс (ЭПР) және ... ... ... (ЯМР) көмегімен зерттеу жеке атомдардың, иондардың, молекулалардың, ядролардың магнитттік ... ... ... ... жеке молекулалар мен жиындардың құрылымын зерттеуге, материалдардың жұқа құрылымының анализін іске асыруға мүмкіндік береді.
Бұл үшін температураның ... ... ... ... ... хаостық бағытқа ие болатын жылу оқшаулау жағдайында (адиабаталық) парамагнетиктердің тез магниттелмеу қолданылады.
Ферромагнетизм парамагнетизм секілді ... ... ... моментімен байланысты. Парамагнетиктерден айырмашылығы ферромагнетиктерде барлық атомдардың ... ... ... ... ... (Тс Кюри температуралары) барлық атомдардың спиндік моменттері бірдей ... және ... ... ... жаңа жеке ... ... бар. ... микрометрге тұйық өлшемді микроаумақтардан құралады, өздігінен Тс төмен температура кезінде қанығуға дейінгі мангитттеледі.
Әртүрлі ... ... ... ... ... ... ретсіз бағытталған және өзара компенсацияланады. Сыртқы магниттті өрісті қосқан кезде магниттелу векторлары ақырын ... ... ... бағытталады. Бұл процесс аяқталғанда (Н≈8 кА/м) магнитттелу JS мен индукция Вm шекті мәнге ие болады. JS мәні ... ... ... ... JS ... және Т=Тс кезінде нөлге тең, ферромагнетик парамагнитті күйге өтеді.
Домендердің пайда болуы көрші атомдардың энергиясының ауысушылық ... ... ... ... ферромагнетик көлемінің қосынды магнитттік моменті және магнит статикалық энергия (магнит өрісі, қоршаған кеңістікке ... бір ... ... Жалпы магниттті энергияның минимизациясы домендерде бұзылу есебінен болады:
Спонтанды магниттелу үшін екі шарт ... ... ... ... ... ... ... атомаралық қашықтығының а компенсирленбеген спиндері бар, бар электронды қабықшалардың ... d ... =2/5 ... жатуы тиіс.
0 болса, Еауыс =0 кезінде минимальді, яғни спиндердің параллельді бағыты кезінде. Бұл жағдайда зат ферромагнитті.
А 20, =1800 ... Е ауыс ... яғни ... ... зат бұл ... ... ... әсерлесу тұрақтысы кристалдық тордағы көрші атомдар арасындағы қашықтыққа тәуелді.
Ферромагнетиктер: Fe, Ni, Co; сирек жер элементтері; магнитті элементтер құймалары; магнитті және ... емес ... ... ... емес ... құймалар (мысалы, Mn негізіндегі құймалар).
Антиферромагнитті материалдар көрші атомдардың антипараллельді бағытымен сипатталады. Антиферромагниттің кристалдық торын спин бағыттары қарама-қарсы екі ... ... деп ... ... Бұл тордың бөліктерінің қосынды магнит моменттері компенсирленген, және Н=0 кезінде J=0. Mn, Cr, NiO, MnO, Fe2O3 және т.б. - ... ... тор ... ... моменттері копенсирленбеген Н=0 кезінде J!=0, яғни зат ... ... ... ... ... кейбір диэлектриктер мен жартылай өткізгіштер ферримагнетиктер болып келеді.
Ферромагнетиктердің доменді құрылымы.
Домен - оңай ... ... ... ... магниттелген ферромагнетик аумағы. Доменнің өлшемі, формасы және олардың арасындағы шекаралардың орналасуы ... ... ... ... ... анықталынады.
Бір доменді күй энергетикалық күйде тиімсіз, үлкен еркін энергияға сәйкес келетін магниттелмеу өрісін түзетін полюстер ... ... ... екі ... ... ... ... энергия айтарлықтай жоғарылайды, одан әрі бөлшектеу кезінде өте көп төмендейді.
Барлық магниттік ағындар кристалдың ішінде ... ... ... ... ... ... домендері бар құрылымдар энергетикалық тиімділігі жоғары.
Домендер ені 10-3-10-1 мм. Ұзындығы кристалдың немесе дәннің шекарасынан басқасына және тіптен ... ... өтіп ... ... ... домендерді бөлетін материалдың қабаты доменді шекара немесе қабырға деп аталады. Оның шегінде бір бағыттан басқа бағытқа ... ... ... ... өзгеруі өтеді.
Ферромагнетиктер аналогтық доменді құрылымға ие.
Магнитті анизотропия
Ферромагниттік кристалдарында оңай (ОМБ) және қиын (ҚМБ) ... ... бар. Н=0 ... ... ... векторы ОМБ бойлай бағытталған.
КЦК торға ие темірде ОМБ кубтың қабырғасымен сәйкес келеді. Бұл бағытта магниттелу әлсіз ... ... ... Кубтың кеңістіктік диагоналі ҚМБ болып келеді.
ҚЦК ... ие ... ... - ОМБ, - ... монокристалының ОМБ гексагоналды осьтің бағытымен сәйкес.
Магниттелу процесінде магнитті ... рөлі зор. ... ... ... ... ... үшін ... кристалиттер материалда ОМБ ішкі магнитті өрістің бағытымен бағытталатын кристаллографикалық текстура түзеді.
Ауыспалы өрістердегі магниттік қасиеттер
50 Гц-тен он мың МГц-ке дейінгі ... ... тек ... ... ауыспалы магнитті өрістерде екі фактор маңызды мәнге ие:
1)өткізгіш ортада магнитті өрістің өзгеруі кезінде түзілетін құйынды ток.
2)магниттелу және қайта магниттелу ... ... ... ... В және Н (В-ң Н-тан қалуы) арасында фаза ... ... ... ... үлгі ішінде өрістің пайда болуын қиындатады, сондықтан В үлгі ... ... ... ... аз. Бұл ... ену тереңдігінен (Z), яғни өріс амплитудасы беткі қабатпен салыстырғанда е есе азаятын үлгінің беткі қабатынан қашықтығымен сипатталады. Материалды ... (d) ... ... ... үшін d≈2z болуы қажет. Төмен болған сайын жоғары болaды.
Магниттік қасиеттердің температураға тәуелділігі
Жылулық ... ... ... ... ... қасиеттерінің параллель бағытын бұзады. Кюри температурасы деп аталатын кейбір Θс температура кезінде, доменді құрылым жоғалады, ... ... ... ... ... болған сайын спонтанды магниттелудің бұзылуына үлкен жылу керек, яғни Θс көп ... ... ... әсерлесу тұрақтысы А Θс -мен мынадай қатынаспен байланыста: А - 2 КΘс ; ... к - ... ... ... ... үшін ... тәуелділікте магнитті өтімділіктің температуралық коэффиценті қолданылады:
(1.46)
Магниттік қасиеттердің ... ... ... және қайтымсыз болуы мүмкін. Қайтымсыз өзгеріс (магнитті қартаю) материалдың құрылымын өзгертетін ... ... ал ... - ... ... ... ... 6. Жылулық қасиеттер
Жылу өткізгіштік. Температураның тепе-теңдігіне алып келетін қызуы өте жоғары денеден қызуы аз денеге жылудың ... ... ... деп атайды.
Жылуөткізгіштік кезінде жылу берілу энергия бөлшектері көп ... суық ... ... ... тура ... кезінде аз бөлшектерге энергияның берілуі нәтижесінде жүзеге асырылады.
Жылуөткізгіштіктің негізгі заңы - ... ... ... ... ағынының тығыздығы температура градиентіне Q пропорционал :
(1.47)
мұндағы χ - материалдың температурасына, қысымына, ... мен ... ... жылуөткізгіштік коэффиценті, Вт/ (см·К).
Минус белгісі жылудың таралуы (жылулық ағын) қарама-қарсы орналасқан градиент жағына өтетінің білдіреді.
Жалпы жағдайда қатты денелерде жылу ... екі ... іске ... - тек ... ... ... электрондармен, және тор атомдарының жылулық серпімді тербелістері. Сәйкесінше:
χΣ = χэ+χф ... χэ - ... χф - ... (фонондық) құраушы жылуөткізгіштік.
Диэлектриктердегі, металдағы және жартылайөткізгіштіктегі бұл құраушылар қоры - ... ... ... ... ... ... және ... аз энергиялы көрші атомдар мен молекулаларға энергияның берілуімен жүреді, яғни жылулық қозғалыс фонондармен іске ... ... ... ... ... және меншікті фонондарда фононның шашырауы жылу алмасуды қиындатады. Диэлектриктердің жылу өткізгіштігі ... жылу ... ... ... Al3O3, BeO ... кейбір органикалық емес диэлектриктер электро - , жылу өткізгіш электронды ... ... ... жылуөткізгіштігімен бірдей жылуөткізгіштікке ие. Олар үшін келесі өрнек дұрыс:
ΧD=C ... С - ... ... сәйкес диэлектриктің жылуөткізгіштігі, - дыбыс жылдамдығына жуық ... ... ... - ... ... фононда, кристал ақауларында немесе оның ішкі қырында қалай өтуіне тәуелді фонондардың еркін ... ... ... - ... ... ... концентрациясымен сипатталады, кәдімгі температурада χэ>> χф және торлық жылуөткізгіштің қорын ... ... (300 ... төмен төменгі температурада).
Жылуөткізгіштік процесінде әрбір электрон температураның градиенті кезінде жылуөткізгіштіктің өте жоғары температурасына қатысты кең аумақта ... ... Т-ға ... ... заңы) болуы арқасында кТ энергияны тасымалдайды:
(1.50)
келтірілген теңдеулерінен өте жоғары температура кезінде температурамен өзгермейді.
300 К төмен температураның төмендеуімен және ... ... ... ... ... ... тербелісіндегі және қоспалардағы электрондардың шашырау қоры айқындалады, сондықтан Т Т1) кезіндегі ... ... ... ... көлемі мен ұзындығы.
αТ атомаралық байланыстарға қарағанда аз.
Жартылай өткізгіштік электроникада қолданған кейбір материалдардың мәндері кестеде келтірілген.
материалдар
Al
Au
Mo
Ge
Si
α-Al2O3
GaAs
αl·10[6] К[-1]
26
14
5
6,69
7,0
5,5
6,67
Термоэлектрлік ... күш ... - ... ... ие (3 зеебек эффектісі) бірнеше әртүрлі өткізгіштерден тұратын ... ... ... болатын электр қозғаушы күш Е. Әртүрлі екі өткізгіштерден тұратын тізбек термоэлемент немесе терможұп деп аталады.
ТЭҚК шамасы дәнекерлердің суық Тс және ... Ты ... және ... ... ... ... кіші аралығында (0-1000С) Е=α(Тг - Тх), мұндағы α - екі ... ... және ... ... ... ТЭҚК ... (Зеебек коэффициенті [мкВ/К]).
Кейбір материалдардың α қорғасынға қатысты α мәні келесі кестеде келтірілген. белгісі ток қорғасыннан материалға (электрондар кері бағытта ... ... ток ... ... ... ... ... 43
2
Хромель
+ 24
3
Висмут
- 68
4
Константан
- 38
Жартылайөткізгіштер
1
Bi 2Te 2,4 Se 0,6 (n - тип)
- 175
2
Bi 0,52 Sb 1,48 Te 3 (p - ... ... ... ... бар ... өткізгішті бойлай ыстықтан суыққа қарай электрон ағыны пайда болады. Суық ... да ... ал ... - оң ... ... Бұл ... ... көлемдірек ТЭҚК тудырады. Жартылай өткізгіштерде металдарға қарағанда электроөткізгіштің электрондық типінде бұл эффект күшті ... ... ... ... ... температурамен сәйкесінше ыстық соңынан суыққа қарай өтетін электрондар саны артады.
Кемтіктік жартылай ... суық ... ... ... (оң заряд), ыстықта - электрондар, электронды жартылай өткізгіштерде - керісінше. Кемтіктік және электрондық жартылай ... ... ... ... ... пайда болатын ТЭҚК термоэлементтерден тұратын тізбектің ТЭҚК-нен құралады.
Төмен температура кезінде суық контактіде теріс зарядтардың жиналуы ыстықтан ... ... ... ... фононды электрондардың ұлғаюына қосымша әсер етуі мүмкін.
Практикада ... ... ... үшін оның ... ... төмендегідей изоляцияланған материалдың жылуөткізгіштігін жоғарылатуға ұмтылады, өткізгіш, магнитті сымдар және құралдардың ... ... ... жылу толығымен изоляция қабаты аралығы қоршаған ортаға шығарылады. Сондықтан полимер сияқты типтік диэлектриктердің жылуөткізгіштігін жоғарылату үшін оларды органикалық емес ... бар ... ... ... ... кейбір материалдардың жылуөткізгіштік мәндері келтірілген.
1.5-кесте. Кейбір материалдың жылуөткізгіштік коэффициенттерінің мәндері

Материал
λТ, ... ... ... ... - материалдың эксплуатациялық қасиеттердің еш төмендеуінсіз температурамен температураның лездік ауысуының (термосоққы) қабілеті. Мұндай қасиеттерге ... ... ... ... оптикалық қасиеттер, белгілі агрессивті орталарға тұрақтылық және т.б. ... ... ... ... ... ... температураның максимальді қолжетімділігі соған толығымен тәуелді. Жоғары температурада жұмыс істейтін металдық материалдардың жылуға ... ... үшін ... ... термині қолданылады (механикалық күш пен жоғары температура әсері шартында деформация мен бұзылуға беріктігі).
Материалдарда температура артқан кезде әртүрлі құбылыстар өтуі мүмкін. ... ... ... ... ... Осы кезде материал аморфты күйге өтеді;
* Аморфты материалдардың жұмсаруы - ... ... ... ал ... күш бар ... - ... ... қайтымсыз;
* Қатты күйге фазалық ауысу - эксплуатациялық сипаттамалары өзгереді (металдық ... ... ... ... сегнетэлектрлік, сұйық кристалдық және басқа материалдарға тән);
* ... ... және ... Электрлік сипаттамаларының өзгеруі;
* Диэлектриктердің жылулық ескеруі - олардың құрылымы мен қасиеттерінің өзгеруін тудырады; химиялық процестер нәтижесінде жоғарылатылған температураның ... ... ... және ... параметрінің төмендеуіне алып келеді. Жылулық ескіру оттегі, азон барда, сәулелену әсерінен, оның ішінде көрінетін және ... ... ... механикалық күш әсерінен күшейеді. Органикалық материалдар жылулық ескіруге тез ұшырайды.
Органикалық емес материалдардың жылуға тұрақтылығы органикалыққа қарағанда жоғары.
Суыққа ... - ... ... кезде материалдардың өзінің қасиеттерін сақтап қалу қабілеті. Ол ... ... ... үшін маңызды. Төмен температура кезінде олардың электрлік қасиеттері жақсарады, ... олар ... мен ... жоғалтады, материалдардың бұзылуына алып келетін қажет емес қаттылық пен морт ... ие ... ... ... ... ... ... төменгі және жоғарғы температуралық шегін көрсететін температураның жұмыстық аралығы ұғымы қолданылады.
Температура өткізгіштік - заттың ... ... ... Бұл ... станционарлы емес жылулық процестерде заттың температурасының өзгеру жылдамдығын сипаттайды. Жылу өткізгіштік коэффициенті (мс) мына формуламен анықталады:
αТ= ... ... ... с - ... ... 7. Механикалық қасиеттер
Материалдың механикалық қасиеттері деформация (серпімді және пластикалық) мен ... ... тұру ... ... қасиеттерді зерттеу материалдың табиғаты және диагностикалық мақсаттарда қолданылуы мүмкін ақаулар мен олардағы мінезі туралы ақпарат алуға ... ... ... ... материалдың беріктілілігі (деформацияға қарсы тұру) және материалдың пластикалығы (бұзылусыз формасы мен өлшемін өзгерту қабілеті).
Кернеулік σ паскальмен (Па) ... ... ε - ... ... () немесе қима аудан ().
Беріктілік - қатты ... ... ... күш ... формасы мен бұзылуға қайтымсыз өзгеруі. Беріктілік - материал түзілген атом, ... ... ... ... ... анықталады.
Деформация - оның бөлшектері өзара орналасуының өзгеруі әсерінен заттың өлшемі мен формасын өзгертуі. Ол сыртқы ... ... ... сондай-ақ материалдың құрылымында пайда болатын ішкі өріс кернеулігі әсерінен де болады. Деформацияның негізгі түрлері: созылу, ... ... қию, ... ... ... оның ... механикалық кернеу - нормальды және жанама (қозғалғыштық) пайда болады. Механикалық кернеулік - үлгінің көлденең қима ... ... ... күш ... ... беріктік сипаттамаларын анықтау үшін кернеуліктің деформация дәрежесіне тәуелділік графиктері қолданылады. Деформация кезінде тек ... ... ғана ... ... ... ... қашықтың өзгеруі әсерінен материалдардың құрылымы мен қасиеттері өзгереді. Серпімді және пластикалық ... ... ... ... - кристалдық тордағы атомдардың тепе-теңдік жағдайдан қашықтыққа, ережеге сай тордың аз периодқа жылжуы нәтижесінде пайда болады және ... күш ... ... ... ... ... деформация аумағында Гук заңы орындалады: σ=Еε; мұндағы Е-нормалды ... ... ... Юнг ... ... аумақта күш тоқтаған кезде үлгінің ұзындығы мен көлденең қимасының ауданы бастапқы мәндермен айырмасы болмайды, яғни ... ... ... мен ... ... қайта келеді. Практикада серпімділік шегін бағалау үшін ... ... шегі - ... ... ... (0,001; 0,003; 0,005%) қалдық деформацияның пайда болуына ... ... ... ... Әдетте қалдық деформация 0,005% болғанда серпімділік шегі σ0,005 белгіленеді.
Аққыштық шегіне жеткенде материалдың пластикалық деформациясы процесі басталады. Осы ... ... ... ... ... азаюы болады. Пластикалық деформация кристалдың бір бөлігінің басқа бір бөлігіне қатысты қозғалуымен (жылжуымен) байланысты, күшті алып тастаған соң ... ... ... ... ... ... жүзеге асады. Осы кезде кристалл бөліктерінің арасындағы байланыс бұзылмайды, бірақ ... ... ... ... ... өзгереді.
Пластикалық деформацияға қажетті күш шамасы дисклокация мен олардың қозғалу мүмкіндігінің бар боуымен анықталады.
Идеалды ... ... үшін ... ... бір ... жылжуы қажет етілетін үлкен күш жұмсау қажет етер еді, сондықтан беріктіктің теориялық шегі реалдылыққа қарағанда екі қатарға жоғары. Қазіргі уақытта ... ... өте ... жіп ... монокристалдар өсірілуде, мұндай кристалдардың беріктігі теориялық мүмкіндігіне жақын. Мұндай кристалдардың өлшемдері бірнеше мкм-ден аспайды.
Дислокация ... ... ... тәуелділікгі және оның пластикалылығы дислокация концепциясы соншалықты үлкен болғанша ғана бақыланады, осы кезде материалдың деформациясы бір-біріне қатысты ... ... ... ... ... аумақ дислоакация айналасында пайда болады, ол қалдықтың кернеулігін сипаттайды. Егер дислокацияның қозғалысы кезінде мұндай екі облыстар ... онда ... ... бір-біріне қатысты қозғалуы үшін көп күшті қажет етеді. Бұл материалдың пластикалылығының төмендеуіне алып ... ... ... қабілеттілігіне химиялық байланыс түрі әсер етеді. Ковалентті және иондық байланыстағы (C, Si, Ge, NaCl, шыны, керамика және т.б.) материалдар ... ... ... ... ұшырайды, металдық байланыстағы көптеген материалдар мен кейбір полимерлі материалдар толығымен пластикалық.
Серпімді деформациядан айырмашылығы пластиалық ... ... σ және ε ... ... ... ... σ кейбір мәндерінде үлгі одан кейінгі күштің ұлғаюынсыз деформацияланады. Мұндай құбылыс ағу деп ... және ... ... (σТ) ... әргі σ ұлғаюы кезінде үлгі ұзындығы ұлғаяды және ... ... ... ... көлденең қимада лездік жергілікті азаюды тудырады. Материалдың беріктігі күштің максималды мәніне сәйкес үлгінің бұзылуы әлі болмайтын механикалық кернеулікпен ... Ол ... шегі ... ... ... (σу) деп аталады, ол шартты болып келеді және үлгінің бастапқы ауданына (S) түсетін үлкен (Fmax) күш ... ... ... осы ... алғанда, онда үлгі ұзын және жіңішке болады, бастапқы созылғанға қарағанда, яғни пластикалық ... ... ... бір ... ... ... материалдың салыстырмалы ұзаруы:
ε= ... ... ... ... ... үшін бұл ... әдетте 10 пайызды құрайды.
Беріктілік шегі сығу кезінде созылумен анықталады:
(1.56)
Ал иілу кезінде
(1.57)
мұндағы Fсығу, Fиілу - ... сығу мен иілу ... бұзу ... L ... үлгі ... тіректер арасындағы қашықтық; b, h - ... ені мен ... ... ... ... кезіндегі деформация материалдың бұзылуына алып келеді. Қозғалыстағы дислокациялар өздерінің жолдарында концентрациясы мен кернеулігі жоғары жерлердегі ... ... ... ... фазалар шекарасы, дән шекарасы, аралық дән және т.б.) кезігеді. Бұл жерлерде микросызаттар пайда болады, сосын олар өседі және үлгінің барлық ... ... ... және морт сынғыштық болуы мүмкін: тұтқыр бұзылу кезінде ... ... ... ... ... және сызаттардың өсуі үшін әсер ететін кернеулік қажет. Тұтқыр бұзылу көптеген металдар мен құймаларға, ... ... және т.б. ... ... ... кезінде пластикалық деформацияның мәні аз, мойын пайда болмайды, аққыштық жоқ, ... ... ... ... ... ... туралы соққылық тұтқырлық (ан) шамасы бойынша айтуға болады, ол соққылық иілу кезіндегі беріктігін сипаттайды:
ан = ... - ... ... ... ... S - ... көлденең қимасының ауданы.
ан мәні аз болса, материал соншалықты морт сынғыш. ... ... ... ... ... процесі) кернеулік мәні кезінде, аққыштық шегінің үлкен мәнінде рөлі зор.
Материалды беріктету, мысалы, оның суық деформация процесінде бақылануы мүмкін. Бұзылудың ... ... ... ... ... ... деформация оның дәрежесінің ұлғаюы шамасы бойынша кедергінің артуына алып келеді. Бұл ... ... ... ... ... үшін қосымша кернеудің тұрақты артуын қажет етеді. Аталған құбылыс деформациялық беріктету деп аталады. Пластикалық деформация жалғасатын ... ... ... ... ұлғаюымен байланысты және сырғанаудың әртүрлі кристаллографиялық жүйесіндегі дислокация қозғалысына негізделінген, олардың өзара қиылысуына, дислокация пайда ... ол ... ... ... одан әрі ... ... ... Беріктетуге басқа да ақаулар әсер етеді - олар ... ... ... ... қоспалық атомдар, меншікті нүктелік ақаулар және олардың топтары (мысалы, дислокациялық тұзақтар, тесіктер және т.б.), ... ... ... дән шекаралары және аралық дән, фазааралық шегара және т.б.
Материалды беріктетуге механикалық ... ... ғана ... ... ... өңдеу, легирлеу, оны жоғары энергетикалық бөлшектермен (нейтрондармен, иондармен, электрондармен) лазерлік сәулелендіру жолдарымен де істеуге ... ... ... ... және ... ... - қаттылық - материалдың одан да қатты денені (инденторды) енгізгенде пайда болатын беттік ... ... ... ... ... ... тұру ... Қаттылықты анықтаудың әдістері материалға тұрғызылған денені (шарикті, конусты немесе ... ... ... ... ... ... артатын заттан жасалған заттарды қысымдауға негізделген. Қаттылық берілетін күш:
* Үлгінің беткі ... ... із ... (Бринелль әдісі, НВ белгіленуі);
* Қысымның тереңдігіне (Роквелл әдісі, НRВ және ... ... ... 1 мм2 ... ... ... ... НV және қаттылық санымен белгіленеді).
Кіші көлемдегі қаттылықты анықтау қажет кезде, мысалы жеке дән көлемінде, опткалық микроскоп көмегімен алмаздық ... ... ... ... ... микроқаттылықты анықтау әдісі қолданылады. Қаттылықтың мәні бойынша материалдың беріктігі мен ... ... ... ... ... ережеге сай, материалдың пластикалылығының артуымен және олардың беріктілік, серпімділік және қаттылығы азаюымен қатар ... Бұл ... ... ... ... ... ... (прокатка, ковка, штамптау, талшықтау) негізделінген.
Басқа механикалық қасиеттер. Тұрақты қысымның ұзақ әсерінен материал қосымша пластикалық деформацияға ... ... ... ... ... деп ... Бұл құбылыс әсіресе жоғары температурада пайда болады. Аққыштық материалдың қарсы тұруы жоғары температурадағы материалдың беріктігін ... ... ... ... ыстыққа төзімділігін бағалау үшін аққыштық шегі анықталады - белгілі уақыт ішінде берілген температура ... ... ... ... шамаға жететін үлкен кернеу. Аққыштық материалды аққыштықтың аз ... де ... ... ... ... мүмкіндігін айта кету керек.
Температура мен кернеуліктің ұзақ әсері кезіндегі материалдың бұзылуға кедергісін бағалау үшін ұзақ ... шегі ... - ... ... кезінде материалдың берілген уақыт аралығында бұзылуы нәтижесіндегі үлкен кернеу.
Материалға циклдық қысымның ұзақ уақыт әсер етуі ... ... алып ... ... ... ... ... пен бұзылу түзілетін материалдың қасиетінің өзгеруіне алып келетін циклдік күш әсерінен материалда ақаулардың тұрақты жиналу ... ... ... ... ... ... ескіру - жинақталған ақаулардың саны (деформация, микро - және макросызаттар) және циклдар саны ... ... күш ... ... ... арасындағы тәуелділік. Ескіру сызаттары кристалдың құрылымдық жетілмеген аумақтарында пайда болады (көбінесе үлгінің беткі ... ал ... саны мен ... болу ... ... ... артады. Материалдың ескіруге қарсы тұру қасиеті төзімділік деп аталады және төзімділік шегімен - кернеуліктің ... ... ... ... материалдың, шыдай алатын максималды кернеулігімен сипатталынады.
Үйкеліс шартында ... ... ... материалдың тозуы - оның беткі қабатының бұзылуы салдарынан дененің өлшемі мен формасының тұрақты ... ... ... ... ... массасын немесе өлшемін өлшеумен, кейде басқа әдістермен анықтайды. ... ... тұру ... ... ... тұрақтылық деп аталады.
Органикалық емес материалдардың (шыны, ситалдар, керамика) қаттылығы жоғары, пластикалылығы төмен және органикалық ... ... ... ... жоғары. Көп жағдайда олар морт бұзылуға бейім.
Органикалық материалдардың (жоғары молекулалық байланыс) ... ... ... ... қысым әсерінен қайтымды (жоғары эластикалық) деформация айтарлықтай өсуге қабілетті, мысалы каучукте және және резиналарда 100 ... ... ... беріктігі мен қаттылығы аз. Органикалық материалдардың механикалық ... ... ... ... ... ... ... олардың макромолекулаларының иілгіштігі, молекула үстілік құрылымның бар немесе жоқ болуы, ... ... ... ... ... ... және т.б.) және сыртқы әсерлермен (температуралар, электромагнитті өріс, сәулелену және басқа факторлар) анықталады.
Технологиялық ... Бұл ... ... ... ... ... ... қозғалуға материалдың қабілеттілігін сипаттайды. Негізгі технологиялық қасиеттер:
Кесумен өңдеушілік. Кесуші инструменттерді өңдеуден ... ... ... әрі таза бетін алып кесумен жақсы өңдеушілік ұсынады. Мұндай өңдеуге тұтқырлығы жоғары материалдар, сондай-ақ ... және морт ... ... ... ... ... - ... пен дәнекерлеуіш көмегімен берік байланыс түзетін материалдың қабілеті. Материалды осы әдіспен байланыстыру кезінде сұйық күйде өзара майлану, ... ... ... ... ұқсастығы керек.
Құймалық қасиеттері - материалдың сызатсыз, бос және басқа да ақауларсыз құйма түзу қабілеті. ... ... ... ... ... ... (құймалық форманың көлемін бос орынсыз сұйық күйде толтыруға қабілеті) және сұйық күйден қатты күйге өту кезінде аз отыруға ие ... ... ... ие. ... ... ... құймалар үшін ликвацияны ескеру қажет. Ликвация - кристаллизация кезінде пайда болатын материалдың көлемі бойынша химиялық ... ... ... - ыстық және суық күйде престеу, ковкалау, штамповкалау, прокаткалауға және т.б. бұзылусыз ұшырайтын материал қабілеті.
2- тарау. ... ... ... ... және ... ... денелер белгілі түрде атомдары өзара байланысқан ансамбльден тұрады. Байланыс жүйенің потенциалдық ... ... және ... бұрын байланысқа қойысатын электрондар энергияның төмендеуіне алып келетін атомдар (ион) мен ... ... ... ... ... ... ... денелердегі атомдар (иондар) арасындағы тепе-теңдік қашықтық r0 - кристалдық тордың потенциалдық энергияның минимумына сәйкес ... r0 ... әр ... ... ... күші жне ... ... арасындағы тебу күші теңесетін қашықтыққа сәйкес. Үлкен қашықтық көп артуымен r0 байланыс күші жоғалады, ал өрнегіне пропорционал ... ... n ... ... ... тәуелді және n = 2/3 (ковалентті, ионды, металдық - ... ... деп ... n = 6 ... ... - Ван-дер-Ваальс) аралығында өзгереді. Байланыс түрі еркін атомдардың, электронның бәрінен ... ... ... ... құрылысына тәуелді.
Еркін атомдардың электрондық құрылысының заңдылығы Д.И. Менделеевтің ... ... ... береді. Электронның оңашаланған атомдардағы күй және қабықша бойынша, қабықша асты және ... ... ... таралуы төрт кванттық сандармен анықталады.
Бас кванттық сан n ... ... бас ... ... ... ... атомдардағы сол немесе басқа электрондық қабықшаның өлшемін анықтайды. Электрон энергиясы n2 кері ... ... сан l. Ол ... ... мен ... ... санының моментінің шамасын анықтайды. Ол 0-ден (п -1) - дейінгі мәндерді қабылдайды. ... ... саны бар ... бір қабықша астына кіреді. Әртүрлі қабықша астындағылар ... ... ... ... ... латын әрпімен
Магниттік кванттық сан . Ол кеңістіктегі элетрон орбитасының кеңістігінің бағытын сипаттайды. l - ден +e-ге дейінгі мәндерді (0-ді ... ... (2l+1) ... ... кванттық сан ms z осіне қатысты электронның меншікті айналу бағытын сипаттайды. ms eкі мәнді қабылдайды: = және = ... ... ... таралуы Паули принципіне және тәжірибе жүзінде орнатылған Хунд ережесіне бағынады. Паули ... сай, ... төрт ... ... санды екі электрон болуы мүмкін емес, яғни әр орбита спиндері әртүрлі (жұптық электрондар) екі электроннан артық ... s, p, d, f ... ... ... саны ... 2; 6; 10; ... ережесіне сай аталған электрондық конфигурация жұптаспаған валенттік электрондардың максималь саны кезінде ең аз энергияға ие. ... ... ... көміртектікң оңашаланған атомының валенттік 2р-электронның таралуы көрсетілген олар екі р - орбитальда бір бірден орналасады.
Қабықшаны толтыру ... ... 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 4d, 6p, 7s, 5f, 6d. ... толтырылған орбитада электрондардың энергиясы, толтырылған орбитаға қарағанда жоғары. Атомның валенттік қабықшасының электрондық орбиталінің толығымен құрылуы элементар заттар түзу кезінде пайда ... ... ... ... ... Элементтер металдар (қарапайым және ауыспалы), жартылай өткізгіштер және диэлектриктер (диэлектрикте химиялық байланыс жартылай өткізгіштегі байланыстан айырмашылығы жоқ) болып бөлінеді. ... ... ... сол және ... ... ... ... - металдар, ал оң жағында орналасқан - ... ... ... ... - ... ... атомдарындағы электрондардың таралуы (негізгі күй)
2.2-сурет - Екі атомның атомаралық қашықтыққа ... ... ... ... ... ... басында белгіленген атом орналасқан. r- тепе-теңдік атомдар арасындағы қашықтық, rатом - атомдар арасындағы қашықтық.
Материалтануда жартылай өткізгіш пен ... ... ... сол және ... бөлігінде орналасқан топша ретінде қарастырады (2.1-кесте).
2.1-кесте. Элемент қатарының химиялық байланыс энергияларының мәндері, эВ/ат 1
Бұл кесте Ч.Киттельдің : Пер. с ... - М.: ... - 1978 ... ... Байланыс энергиясы дегеніміз қатты денені 0К кезінде жеке нейтральды ... ... ... ... ... ... ... топшалар А әрпімен белгіленеді, ал оң жақта орналасқан топша - В ... ... ... ... ... ... А-топшасына (немесе негізгі топшаға) (n - 1) d-бұлтшалары толтырылмаған кездегі ns-бұлтшаларының толтырылуы жүретін ... ... ... ... ... ... (п - 1) d және (и - 2) f ... сондай-ақ (n - 1) d-бұлтшаларының ... ... ... ... жүретін элементтер жатады).
Валенттік электрондарға тек сыртқы ғана емес, бұрынғы бұлтшалар да жатады. Оңашаланған атомдардың жақындауы және атомдық ... ... ... ... бұлтшалар (валенттік электрондардың барлық бұлтшалары) жабылдмайды. Әртүрлі атомдарға жататын валенттік электрондардың өзара әсерлесуі деңгей астында оңашаланған атомдардың дискретті деңгейінің кеңеюін ... ... ... ... ... ... ... болса, онда кеңею басталатын жақындайтын атомдар арасындағы қашықтық соғұрлым үлкен болады. Тепе-тең атомаралық қашықтық r0 кезінде (2.2-сурет) байланыс түзуге қатысатын ... ... ... ... ... пайда болған кезде валенттік электрондардың толқындық қасиеттері өзгереді. Элементар заттарда химиялық байланыстың үш түрі бар: металдық, коваленттік (гомеополярлы) және ... ... мен ... ... ... ... ... сай, күрделі, қарапайым заттарда аралас (гетеродесмикалық) байланыс жүзеге асырылуы мүмкін. Байланыстың ... ... ... ... ... ... ... электрондардың энергетикалық спектрі жатады.
Байланыс энергиясы дегеніміз қатты денені түзу ... ... ... байланыс энергиясын жоюға қажетті, ондағы атомдар еркін күйге жеткізуге ... ... ... ... ... ... ... ұзындығымен, серпімді модуль шамасымен, заттың балқу температурасымен, заттың қаттылығымен (байланыс энергиясы коп болған сайын, ережеге сай, ... ... ... ... ... сипаттауға болады.
Әртүрлі химиялық байланыстар әртүрлі кристалдық химиялық құрылымның түзілуіне алып келеді, олардың әрқайсысы өзінің, өзіне тән ... ... ... ... сәйкесінше өзінің базисімен, қарапайым ұяшық типімен, координациялық санмен және т.б. сипатталады. Әртүрлі химиялық байланыстар бағытталуының әртүрлі дәрежесімен (әрүрлі ... ... ... ... ... ... ... екі тормен сипатталынады: кристалдық тор және кері тор. Кристалдық ... ... - ... ... ... өлшемділігі (1/L).
Кері тор кеңістікте толқынның саннан к құрылады. Кристалдық тордың негізгі векторлары (а, b, с) мен кері тордың негізгі ... (а*, b*, с*) ... ... ... бар: а*а=2PI; b*b=2PI; с*с=2PI; а*b=0; b*а=0; с*а=0; а*с=0; b*с=0; с*b=0. Кристаллографияда (қатты дененің физикасы мен материалтанудан ерекшелігі) әдетте жоғарыда ... ... ... 2 скалярлық туындысы жойылады және кері тор кері кеңістікте құрылады. Кері тордың құрылымы кристалдық ... ... ... ... ал ... кері ... құрылымымен анықталынатын деңгейдегі валенттік электрондардың қозғалысы (сондай-ақ олардың энергия бойынша таралуы), ... ... ... ... процестермен байланысты.
Сәйкесінше, кристалдық және кері торлар атомдары қатты денелерде біріктіру кезіндегі химиялық байланыстың туындауымен анықталынады. k-кеңістікте аумақтар түзіледі, беттік ... ... ... ... сол ... ... толқындық векторымен сәйкес келеді. Бұл Бриллюэн аумақтары.
Кері кеңістікте әрбір кристалдық тор үшін ... ... ... ... ... мүмкін (бірінші аумақ, екінші аумақ, n-ші аумақ). 2.3-суретте КОК тор мен алмаз торы үшін ... ... ... ... Бриллюэн аумақтары нүктелік топтардың симметриясының элементтеріне ие симметриялық көп қырларынан тұрады.
2.3-сурет - КОК және ... ... ... аумақтары
Аумақтық құрылымдарды анықтауда маңызды рөлді (нақтырақ айтқанда рұқсат етілген және электрондардың тыйым салынған ... ... ... тек ... қабат қана атқармайды, сондай-ақ Бриллюэн аумағына сәйкес симметрия элементтері де кіреді.
§ 2. Химиялық байланыстардің түрлері
Металдық байланыс қатты денеде ... ... ... ... ... болатын аймақтардың (зоналардың) бірі эелектрондармен жартылай ғана толған қатты дененің барлық ... ... ... бір ... ғана ... ... ... энергетикалық спектріне алып келеді. Металдық байланыс валенттік электрондардың иондық арқаумен (остов) әрекеттесуі кезінде пайда ... бұл ... ... ... ... делокализацияланып бүкіл торға тиесілі болады. Қарапайым жағдайларда (мысалы, IA топшасындағы қарапайым металлдар) ... ... ... келесідей болып келеді: иондық арқау батырылады. Геометриялық ... ... ... ... ... бір ... ... Қарапайым А - металдарындағы байланыс өтпелі металдар мен одан кейінгі В-тобында ... d және f ... ... ... қарағанда тұрақтырақ. Қарапайым А-металлдардың байланыс энергиясы осы периодта ... ... ... мен ... ... ... төмен (2.1. кестесін қараңыз).
Сонымен қатар, қарапайым металдар мен бейметалдарда байланыс беріктігі бір бір топша ... ... ... ... ... ал ... ... керісінше - өседі.
Коваленттік байланыс та ... ... ... ... мен ... ... әрекетттесу нәтижесі болып табылады. Коваленттік байланыс қарама-қарсы ... ... ... жұбымен жүзеге асады, таза заттар кезінде бұл электрондар әр-түрлі атомдарға тиесілі болады. Коваленттік байланыс пайда болған кезде байланыс түзуге қатысатын ... ... ... ... ... ... болған сайын байланыс та мықтырақ болады. Коваленттік ... ... ... ... ... ... тән. Геометриялық кеңістікте (коваленттік байланы - бағытталған байланыс). Валенттік электрондар (яғни, ... ... ... элетрондар) делокализацияланған (жеке атомдарға қатысты емес), бірақ олардың кристалдық тордың әр-түрлі аймағанда болу ықтималдығы әр-түрлі: максималды ықтималдық (валенттік электрондардық ... ... ең ... ... қашықтықтарда байқалған.
Коваленттік байланыс қаныққан болып келеді, яғни электрондар саны екіден асатын ординарлы коваленттік ... бола ... ... ... атомдардың электрондық деңгейінде пайда болатын аймақтардың бірі 0 К ... ... бос ... ... ... және ол толығымен толған аймақтан (тыйым салынған аймақ) энергетикалық саңылау арқылы бөлінген болғандағы валенттік электрондардың энергетикалық спектріне алып ... ... ... аатын кристалдар оң және теріс зарядталған иондардан тұрады (2.4. сурет).
Иондық ... ... ... ... иондар арасында пайда болатын электростатикалық тарту күштерімен (кулондық күштер) қамтамасыз етіледі. Бұл кезде иондар өзінің сыртқы қабықшасын тұрақты конфигурацияға дейін ... - ... ... ең ... ... инертті газдың электрондық қабықшасымен - жетпейтін электрондарды (анион) қосып алу немесе электрондарды беру (катион) арқылы. Ескерте кететін жайт, оң және ... ... ... бөлінуі, яғни идеалды иондық байланыс, ешқашан жүзеге аспайды. Электрондардың толқындық қасиеттерінен валенттік электрондардың катион ядросына ... ... ... аз, ... ... тең болмайды. Сондықтан
2.4-сурет - NaCl кристалының құрылымы (а) және NaCl-да электрондық тығыздықтың таралу схемасы (б)
иондық кристаллдарда ... ... ... ... ... ... қатар валенттік электрондар электрондық орбиталарын бөгеумен де байланысты. Иондық кристалдардың атомаралық (ионаралық) ара қашықтықтары, яғни олардың иондық радиустары, анион және ... ... ... мен ... ... ... тебілу күштерінің теңестірілуімен анықталады.
Иондық байланыстың басты ерекшелігі - ... ... ... оның ... Ол ионның оң және теріс зарядтарының ауырлық центрлерінің түйіспеуінен болады. Поляризациялану диполь моментімен М сиапатталады, ол электр ... ... және ... Ze ионның оң және теріс зарядтарының центрлірінің ... ... d ... ... (2.5. ... = α *Е = Zed,
мұндағы, α* - поляризациялану деп ... ... ... Е - ионда зарядтардың ауысуы кезінде пайда болатын электр өрісінің кернеулігі.
2.5. сурет - ... ... ... К - ... ... оң заряды); А - анион (ионның теріс заряды)
Берілген ион үшін поляризацияланудың мәні α шамамен тұрақты болып келеді. Ион ... ... ... ... оның поляризациялануы жеңілірек. Сондықтан, жалпы жағдайда аниондар ... ... ... ... ... ... растайтын 1А (Li+, K+) және VIВ топшасында (О2-, Se2-, Te2-) ... ... ... үшін α мәні ... ... ... ... топша шеңберінде ион радиусы өскен сайын поляризациялану мәні де жоғарылайды.
Иондық кристалдардың құрылымы, яғни олардың координациялық сандары да ... мен ... ... ... байланысты.
Құрылымның тұрақтылығы әрбір ионның қарама-қарсы таңбалы ионмен жанасуымен шартталған (2.6. сурет). Ион аттас және қарама-қарсы ионмен бір уақытта жанасқан кезде ... ... ... Егер де кіші ... ... жанасатын қарама-қарсы таңбалы үлкен иондардан кіші болса (поры), құрылым тұрақсыз болады және жоғарыда айтылған шарттар орындалатын жағдайға ауысады (2.6. ... ... - ... ... ... (Л) мен ... (К) қатысты өлшемдерге тәуелді құрылымының тұрақтылығы. Құрылымның тұрақтылығы абв бағытында төмендейді.
Сондықтан иондық кристаллдар үшін ... ... ... бар ... тұрақтылық шегі бар. Бұл шектердің мәні қарапайым геометриялық арақатынастан шығады. Төменде әр-түрлі координациялық сандары бар құрылымдар үшін ... ... ... ... ... - ... - ... - 2,41
0,22 - 0,41
2,41 - 4,45
0,15 - 0,22
4,45 - 6,45
Иондық ... ... ... ... энергиясы толығымен кулондық әсерлесу күштерімен анықталады (кулондық энергия немесе Маделунг энергиясы) және келесі теңтіктен шығады:
(2.1)
мұндағы α - ... ... ... ... қарастырылатын ионға жақын орналасқан бірнеше ионның байланысының кристаллдық тор энергиясын ескергендегі; N - бір ... ... ... ол NА ... ... иондар санына (∑m) көбейтіндісіне тең; Z1, Z2 - өзара әсерлесетін иондар валенттігі; R0 - қарастырылып отырған ... ... ... ... ... ... ара ... тұрақтысы иондық байланыс теориясында үлкен рөл атқарады. Оны NaCL ... ... ... Есеп жүргізетін ион ретінде натрий ионын алайық (оның заряды +е-ге тең). Натрий ионы (2.4. ... ... R ... ... алты ... хлор ... (бірінші координациялық сфера), Rқашықтықта орналасқан он екі оң натрий ионымен (екінші координациялық сфера), R қашықтықта орналасқан сегіз теріс хлор ионымен ... ... ... R ... ... алты оң ... ... (төртінші координациялық сфера), R қашықтықта орналасқан жиырма төрт теріс хлор ионымен (бесінші ... ... және т.б. ... ... ... орналасуы тордың типіне байланысты екені анық. Есеп жргізілетін ион ретінде хлор Cl- ионын алғанда да дәл осындай есеп шығар еді.
Кулондық ... ... NaС1 ... бір ... ... ... мынаған тең:
Жақша ішінде тұрған ауыспалы таңбалы қатар NаС1 үшін ... ... α ... ... ... Маделунг тұрақтысы координациялық сфералардың құрылысын және координациялық сфералардың ара қашықтығын ескереді. Маделунг тұрақтысын құрайтын ... ... саны ... тор ... ... ал қатар қосындысы белгілі бір шамаға тең. Төменде кейбір кристалдық құрылымдар үшін ... ... мәні α мен ... Σm ... ... натрий (NaCl)
1,747565
2
Корунд (Al2O3)
4,17
5
Хлорлы цезий (CsCl)
1,762675
2
Мырыш көміртегі (ZnS)
1,6381
2
2.2-кестеде кейбір иондық кристалдар үшін есептелген және экспериментальды анықталған кристалдық торлардың энергиясы ... ... ... - ... ... ... сілтілі-галлоидты кристалдардың байланыс энергияларының мәні
кристалл
(RA+RK), нм
Байланыс энергиясы, кДж/моль
эксперимент
Есеп
LiK
2,014
- 1015,2
- 1014,8
LiCl
2,570
- 833,4
- 808,3
LiBr
2,751
- 793,3
- ... ... ... ... мәндер бөлме температурасында көрсетілген
Поляризациялық байланыс (немесе Ван-дер-Ваальс байланыс түрі) молекулалық кристалдарда және кейбір жартылай өткізгіштер мен диэлектрик кристалдарында (басқа ... ... ... ... ... ... газдардың кристалдары Nе, Аг, Кг, Хе, сонымен қатар I2, Cl2, O2, HCl, HBr, H2O, CO, NH3 және т.б. ... ... ... ... ... I2, Cl2, O2, HCl және т.б.) ... екі түрін айыра білу керек: молекулаішілік және молекулааралық. Молекулааралық байланыстар және ... ... ... ... ... ... өзара байланысы Ван-дер-Ваальс байланыс түрі болып табылады. Негізінен бұл ... ... ... ... әлсізірек, бірақ осы байланыстар бірқатар негізгі қасиеттерді анықтайды, көбінесе молекулалық кристалдың балқу температурасын. Ван-дер-Ваальс байланыс ... ... ... ... құрайтын молекулалардың поляризациялануы жатады.
Төменде (2.2.) формуласы бойынша есептелген молекулалық кристалдардың ... ... ... ... ... К
24
84
Бұл жағдайда поляризация мен дипольдік момент молекулаларды құрайтын атомдардың жылулық тербелістері кезінде массалары мен инерциясы әр түрлі оң (ядро) және ... ... ... ... ... бір ... ... жылжығанда пайда болады.
2.7-суретте қатты дененің кристалдарындағы негізгі химиялық байланыстар схемалық түрде көрсетілген
2.7-сурет - ... ... ... ... а - Ван-дер-Ваальстік; б - иондық; в - металдық; г - ... ... ... тор ... келесі формуламен есептейді:
Ер = U0Т + U1 + U2+ U3 (2.2)
мұндағы U0Т - ... тебу ... [U0Т = - b ехр( - Rо/ρ), ... Rо - ... ... ... b және ρ - эмпирикалық жолмен анықталатын константалар]; U1,U2,U3 - молекулалардың дипольдік әрекеттесуімен ... ... ... U1 - молекулалардың меншікті дипольдік электрлік моменттері әсерінен туындайтын бағдарлы әсерлесу ... - , ... А - ... момент өлшемі мен температураға тәуелді); U3 - ... ... ... ол ядро ... мен электронның кездейсоқ түйіспеуі салдарынан молекулалық кристалл құрамына кіретін молекуланың дипольдік ... ... ... ... ... (U3=, ... С - ... молекулалардың поляризациялануына және молекулалардың меншікті тербеліс жиілігіне тәуелді).
§ 3. Химиялық байланыс пен атомдық және иондық радиустар
Химиялық байланыстың маңызды сипатының бірі - ... ... ... ... ең ... ... тең оның ... Периодтық жүйенің бір топшасында орналасқан және химиялық байланыстың бір түрімен түзілетін ... ... ... ... ең ... атом ... қашықтық (жалғыз химиялық байланыс ұзындығы) өседі және химиялық байланыс беріктігі ... ... ... ... ... тән). Ең ... ... қашықтық шамасы конденсирленген денелерге атомдық радиусы дегеніміз - элементтің кристалдық тордағы ең қысқа ... ... ... ... ... элементтің атомдық радиусы шамасы берілген элемент қатысып түзетін кез келген фазада өзгеріссіз қалады, егер бұл фазада химиялық байланыс түрі мен ... саны ... ... болатын болса. Алайда егер химиялық баланыс түрі сақталынып, координациялық саны өзгеретін ... онда ... ... ... жаңа ... ие болады.
Сондықтан әрбір химиялық элемент металдық, коваленттік және ван-дер-ваальстік байланыстың түзілуі ... оның ... ... ... ... ... жиынын сипаттауға болады. , секілді ұғымдар жиі кездеседі. Мысалы, элементтің тетраэдрлік коваленттік радиусы химиялық байланыс түрі ... және 4-ке тең ... саны бар ... ... ... ... сол ... октаэдрлік коваленттік радиусы ковалентті байланысты және координациялық саны 6-ға тең фазадағы атомдарды ... ... ... ... ... ... ... келесі мысалдан көрінеді. VВ топшасындағы жартылай өткізгіш элементтердің кристалдық құрылымында екі байланыс түрі ... ... және ... Ковалентті байланыспен байланысқан атомдар арасындағы қашықтық Ван-дер-ваальстік күш ... ... ... ... ... қашықтықтан аз (мышьяк үшін бұл қашықтық 0,251 және 0,35 нм, сәйкесінше). Ұқсас құбылыстар металдарда да бақыланады. Мысалы, с/а = 1,86 ... ... ... ... ... {0001} ... ... атомаралық қашықтық 0,26649 нм, {0001}көрші жазықтықтағы көрші атомаралық қашықтық 0,29129 нм. Осындай жағдайларда атомдық диаметр әрқалай таңдалынуы ... ... ... ... ... де осы ... ... орташа арифметикалық ретінде.
Атомдық радиус координациялық сан өзгергенде тез өзгереді. Координациялық сан өсуі атомдық радиустың өсуімен аяқталады. Екі берілген координациялық санмен ... ... ... ... ... ... ... химиялық байланыс түрі бірдей құрылымда шамамен өзгеріссіз сақталынады. Төменде әртүрлі координациялық сандары бар (Zк) құрылымдардағы атомдық радиустар (Rz) ... үшін ... ... ... ... атомдық радиустарын бірдей координациялық сан және бірдей химиялық байланыс түрі кезінде салыстыруға болады. Мысалы, егер орын ... ... ... ... мен кремнийдің (қатты ерітінді Zк=4 алмаздың кубтық торында кристалданады) атомдық радиустарын қаратыратын ... онда ... ... ... ... (Zк=12 ... ҚОК торында кристалданады) Zк=4 тетраэдрлік коваленттік радиустар мәніне келтірілген болады.
Қатты заттардың полиморфты ауысуы кезінде атомдық радиус өзгерісімен ... ... ... ... ... Мысалы, 9060С кезінде γ-модификациядағы темір (ҚОК тор, компактілік коэффициенті η*=0,74, Zk=12) суыту кезінде α-модификацияға (к.о.к. тор, η =0,68, Zk = 8) ... осы ... ... ... ... радиусы 3 %-ға кемиді, ал темірдің меншікті көлемі (∆Vмен) 0,8%-ға өседі.
Егер де γ-Ғе - ге өту ... ... ... ... ... ... онда ... көлем үлкен шамаға артады: Vмен =9% (η* - қарапайым ұяшықтағы атомдар алатын көлемнің ұяшық көлеміне қатынасы: η = Vат/Vұяшық).
Элементтің ... ... ... ... ... ... ... (көбінде Вегард ережесінен тебіліс қатты ерітінділерде бақыланады) тәуелді, бірақ аталған параметрлердің атомдық радиусқа ... ... емес және бұл ... ... ... ... әртүрлі фазалардың кристалдық-химиялық құрылымдарын қарастыру кезінде қолдануға ... ... ... ... ... үтірден кейінгі төрт белгіге дейінгі дәлдікпен, ал дәл алатын болса, онда жеті белгіге ... ... ... КОК және ГК ... (с/а =1,633 ... қарапайым металдардың кристалдарында атомдық радиус жақын атомдар арасындағы ... ... ... ... анықталынады. Қатты ерітінді жағдайында металдық атомдық радиус күрделі өзгереді.
Қарапайым ... ... ... ... ... ... деп ... коваленттік байланыспен байланысқан жақын атомдар арасындағы атомаралық қашықтықтың жартысын айтады. Коваленттік байланыстың ... ...... ... құрылымдағы олардың жуық тұрақтылығын айтады. Алмаздағы С-С біртекті байланысындағы және көмірсутекпен қаныққанқандардағы ... ... және ... тең. Бұл белгісіз коваленттік радиустарды келесі түрде бағалауға мүмкіндік береді. А элементі (белгісіз коваленттік ... ... ... ... ... АВ ... түзеді делік. Онда А элементінің коваленттік радиусы мынаған тең болады: RковА =RА - В - RковВ.
Иондық радиустар жақын иондар ... ... ... ... ... ... сай, катиондар мен иондар өлшемдері ерекшеленеді. Иондық радиустар ... ... ... ... бар. Осы ... негізінде қосылыстағы элементтердің иондық радиустары бағаланады, сосын тәжірибе жүзінде табылған атомаралық қашықтық басқа элементтердің иондық радиустары анықталынады. Кристалдағы ... ... ... ... сәйкесінше иондық радиустың шынайылығы туралы болжамдарды алуға мүмкіндік беретін тура тәжірибелік әдісіне - ретгенді-құрылымдық әдісі жатады.
§ 4. Металдар мен ... ... ... ... ерекшеліктері
Металдық қасиетке ие қатты денелер немесе металдарды екі ... ... ... ... ... ... периодтық құрылымның кеңістігінде түзілетін тербелетін иондардың жүйе бөлігі және еркін делокализацияланған және ұжымдастырылған электрондарға қатысты жүйе бөлігі. Иондар жүйе ... бар ... ... ... ... нәтижесінде электрондардың рұқсат етілген және тыйым салынған энергиясының жолақтары пайда болады. Металдың басқа қатты денелерден басты айырмашылығы - ... ... ... ... ... ... Сондықтан металдардың электрөткізгіштігі валенттік аумақтағы электрондардың қозғалысымен байланысты, ал заряд тасымалдаушылардың концентрациясы температураға тәуелділігі аз және көбінде 1022 см3-құрайды.
Металдық ... ... және ... сипаттарға ие. Байланыстың бағытталмағандығы тәжірибе жүзінде валенттік электрондардың тығыздығы көптеген металдық кристалдардың көлемі бойынша ... ... ал ... - ... ... ... бар үлкен концентарциялы қатты ерітінділер түзу қабілеттігіне негізделінеді. Валенттік электрондар иондармен әсерлесе отырып, иондар арасындағы тебіліс күштерін қалпына ... ... ... моделі).
Ұжымдастырылған валенттік электрондар энергиясы металдарда квантталған. Сондықтан да рұқсат етілген энергия аумағында валенттік электрондар энергиясының дискретті ... ғана ... ... ... ... ... ... айырмашылық өте аз (~10-22 эВ).
Металдардағы валенттік электрондар өте төмен энергетикалық ... ... ... ... ... ... ... сәйкес келетін периоды бар потенциалдық периодтық өрісі түзетін оң иондар торында қозғалады.
Тыйым салынған энергия ... бар ... ... толқындық табиғатына тәуелді.
Қарапайым металдарда d-және f-қабықша бөліктері не бос, не толығымен толтырылған ... ... ... (n - 1)d- және (n - 2)f- ... ... толтырулары жүреді, ережеге сай nS-электрондардың бар болуы кезінде қарапайым металдар IА, IB, IIА, IIВ, IIIВ - IVВ ... ... ал ... ... IIIА - VIIIА ... ... ... сілтілік металдар (IА топшасы) КОК торға ие, ал олардың Бриллюэннің оң жақтағы аумағы ромбододекаэрге ие. Олардағы электронды концентрация 1 ... ... ... ... тек ... ... ... беткі қабаты сфера болып келеді. 2.3-кестеде сілтілік ... мен IB ... ... ... қасиеттері келтірілген. Кестеден металдардың периодтық жүйеде орналасуы мен олардың қасиеттері арасындағы байланыс көрініп тұр. Атомдық нөмірдің артуымен атомдық ... пен тор ... ... ... энергиясы (және сәйкесінше балқу температурасы), Ферми энергиясы кемиді, қозғалғыштық артып, т* ... ... мен IB ... металдары - мыс, күміс және алтын ns қабықшасына ие және осы металдарды салыстыру үлкен қызығушылық ... Бұл ... ... металдардан ерекшелігі ҚОК торда кристалданады.
2.3-кесте. I топшада орналасқан металдардың кейбір қасиеттері
Металл
Z ... ... ... m[*]мәніне жуық
σ,
См/см,
293К
кезіндегі
μ,см[2]/(В*с)
293К кезіндегі
χ,
Дж/(с*м*К)
293К кезіндегі
IА топшасы
Литий
3
1,9
3,5
459
1,33
8,6*10[6*2]
18
-
Натрий
11
1,3
4,28
371
0,965
2,1*10[6]
53
134,1
Калий
19
0,85
4,34
340
0,86
6,2*10[6*2]
-
-
Рубидий
37
0,74
5,62
312
0,78
11*10[6*2]
-
-
Цезий
55
0,63
6,08
303
0,73
19*10[6*2]
-
251,4
IВ топша
Мыс
29
2,8
3,608
1356
1,0
5,82*10[6]
32
385,5
Күміс
47
2,2
4,078
1233
1,0
6,15*10[6]
56
423,2
Алтын
79
2,22
4,070
1330
0,994
4,09*10[6]
30
297,5
*1 - Есв=; [*2] - 273 К кезіндегі
Олардың ... ... ... ... ал ... бұл ... жақсы жартылай өткізгіштік болып келеді.
Кубоктаэдр ромбододекаэдрге қарағанда анағұрлым симметриялық фигура болып келеді. Бұл заттардағы Ферми беткі ... ... ... ... ... беткі қабаты {111} Бриллюэн аумағының қырымен . Бұл Ферми беткі қабаты ... ... (IА ... ... ... асырылатыны сияқты) ашық қабатқа өтеді.
2.8 - суретте Бриллюэннің бірінші аумағы және мыс, алтын және күмістің Ферми беткі ... ... ... ... ... Ферми беткі қабаты бағытындағы байланысқан ойықтардан байланысқан сфералар ... ... (2.8 - ... ... (n - 1)d ... ... толығымен толтырылуымен, валенттік s- және р - аумақтары қатты жабылуымен, Еф энергиядағы күй тығыздығы ... ... ... Мыс, ... және ... ерекшелігі сілтілік металдар сығылғыштығы бойынша олардың сығылғыштығының аз болуында. Бұл олардың (n - 1)d қабықшаларының толтырылуы салыстырмалы түрде жоғары, ал ... ... ... ... ... ... электртехникалық тізбектерде кеңінен қолданылады, ал мыс негізіндегі құймалар - жез бен қола - ... ... ... ... ... ... мен оның ... құймалар, Аu - Ag құймасын қосқанда, жартылай өткізгіш қондырғыларда байланыстырғыш материал ретінде қолданылады. Мыс, ... AIBVII ... ... ... ... ... болып табылады. IIА және IIВ топшасында сондай-ақ қарапайым металдар да: бериллий, магний, кальций және стронний (IIА); мырыш, ... ... (IIВ) ... - сурет. - Мыс, күміс және алтындардағы беткі ... (а) және ... ... ... ... ... ... г.к. торға ие болады. ІІА топшасының металдарындағы Ферми беткі қабаты сфералық болып келеді. Ол Бриллюэн аумағының ... ... ... ... үшін s- және р- ... ... тән және ... металдық қасиеттерді қамтамасыз ететін Ферми деңгейіне жуық күй тығыздығының ... тән. Бұл ... ... де тән. Ферми деңгейіне жуық күй тығыздығы төмен. Бұнымен бериллийдегі типтік емес металл ететін ... ... жылу ... ... ... магниттік қасиеттер және басқа да қасиеттердің болуымен түсіндіріледі. Бериллийдің ауытқушылығына с/а=1,568 ... да әсер ... пен ... с/а ... ... 1,86 және 1,886 ... ІІ ... элементтері жартылай өткізгіш электроникада маңыздылығы зор. Кадмий мен ... АIIВVI ... ... ... ... ... ... ал магний - өте қиын қосылыс ретінде кіреді. ІІ топтың кейбір элементтері АIIІВV ... ... ... ... ретінде кіреді. d және f - толығымен толтырылған металдардан ІІІ (алюминий, галлий, ... және ... және IV ... ... топтарының металдарын қарастырайық.
Алюминий жартылай өткізгіш қондырғылар мен интегралдық жүйелердегі байланыс аралық (металдандыру ... және ... ... ... ... оның ... ... ерітінділердің АIIІВV қосылысындағы АІІІ негізгі компоненті ретінде кіреді, сондай-ақ сапфирдің ... ... ... ... ... ... ... Оның қолданылуы авиациялық өндіріс пен құрылыста кең қолданылатын негізінде үлкен мәнге ие.
Галлий және индий маңызды АIIІВV жартылай өткізгіш ... ... ... ... ... ІІІ топ элементтері қарапайым жартылай өткізгіштер - германиий және кремнийде акцепторлық қосылғыштар қызметін атқарады.
Қорғасын АIVВVІ ... ... ... ... негізгі компонент ретінде кіреді, германий негізіндегі жартылай өткізгіштік қондырғыларында байланыстырушы ... мен ... ... және ... ... ... негізгі компоненті ретінде кіреді. Металдық қасиетке - β - қалайы () - ... ... ... ... ие, ... - ... ... ие, ал төмен температуралық модификациясы - α-қалайы () коваленттік байланысы бар алмаздық торға ие, сәйкесінше жартылай өткізгіш болып ... ... ... ... ... қасиетке және қ.о.к. торға ие.
Периодтық жүйедегі 4,5,6 және 7-периодтың ортаңғы ... ... - ... ... ауыспалы металдар болып табылады. Олардың саны 4,5,6-периодтарда (лантанидтер мен актинидтерді қоспағанда) 24-ті құрайды. Бұл элементтердің ерекшеліктері ... ішкі (n-1)d- ... ... бар ... ... ... байланысында тек s-электрондар ғана емес d-электрондар да қатысады.
Атомдық орбитада компенсирленбеген валенттік электрондарға ие ... ... ... ... ферромагниттік қасиетке ие бола бермейді. Ферромагниттік қасиеттері бар болуы үшін көрші ... s- және ... ... ... өзара әсерлесу шарты да сақталуы тиіс. Ол кезінде сақталынады, мұндағы 2r - тордағы ... ... ... ... қашықтық, dэл - компенсирленбеген спин бар электрондық орбиталар диаметрі. Бұл шарттарда темір, кобальт, никель қанағаттандырады.
кезінде ... ... ... тез төмендейді, металл парамагнетик болады, мысалы, титан. кезінде күшті ауытқушылық өзара әсерлесу антимагнетизмге алып келеді, мысалы марганецте.
Гибридті орбитальдар кейбір ... ... ... ... ... ... жауапты жанама дәлеліне темір, никель мен мыстың балқуы кезіндегі электр кедергісінің өзгеру белгісі туралы ... ... Сол ... ... ... ... никель және мыс) балқу кезінде артады, ал ауыспалы металдардың көбісінде (темір, марганец және т.б.) төмендейді. Бұл ... мен ... ... ... өткізгіштің электрондарының шашырауы артатынын және байланыс түрі өзгермейтінін, ауыспалы металдарды балқыту кезінде ... ... ... ... тек ns ғана емес (n-1)d- және (n-2)f- ... ... ... нөмірінің өсуімен күшейетін ауыспалы металдардағы атомаралық байланыстың жоғары беріктілігін арттырады: ал қарапайым металдарда ... Осы ... ... ... ең қиын ... бар: төртінші периодта - хром (tбалқу=1850оС), бесіншіде - молибден (tбалқу=2625 оС), алтыншыда - вольфрам ... оС). ... ең қиын ... жобамен әр периодтың ортасында орналасқан
Электрондардың құрылымының күрделі сипаты ауыспалы металдар ішінде температураның өсуімен электрондық құрылым өзгерісімен аяқталатын ... ... ... ... ... орбиталдардың (s, d, f) қатысуы басқа элементтермен әсерлесуі кезіндегі ауыспалы металдардың әртүрлі ... де ... ... ... ... ... металдар ІV топ элементтерімен қосылыстарының көптілігін айтуға болады. Кремний вольфраммен әсерлесу кезінде үш ... ... ... титан, хром және басқа да металдар - бес; ванадий, ... ... - ... ... - ... ... - сегіз; марганец - он бір.
Екі жүйенің әрқайсысында кремний - ... ... ... ... ... ... арту ... бойынша металдық байланыс артады және металдық қасиет те ... ... ... ... ... ... ... материалы ретінде көп көңіл аудартуда.
Кейбір ауыспалы металдар ... ... ... табылады. Асқын өткізгіш дегеніміз - кейбір (критикалық) температуралардан Тс бастап меншікті кедергісі нөлге дейін түсетін заттар. Кейбір ... ... ... К
9,5
8,0
5,3
0,4
Темір негізінде негізгі конструкциялық магниттік, тот баспайтын және басқа да құймалар алынады. Никель электрлі вакуумдық техникада катодты материал ретінде ... ... ... ... барлық конструкциялық құймаларға қарағанда жоғары меншікті беріктікке ие. Жоғары коррозиялық тұрақты құймаларға техниканың түрлі облыстарында, оның ... тік ұшақ ... ... материал ретінде титан негізіндегі құймалар жатады. Вольфрам, молибден, ниобий, тантал және де тағы ... ... қиын ... ... ... және ... ... материалдар ретінде, оның ішінде электрлік вакуумды техникада қолданылады. Кейбір ауыспалы металдар жартылай өткізгіштік материалдарда легирлеуші қоспа ретінде қолданылады.
Жартылай өткізгіштер материалтану ... ... ... ... құрылымдағы жақын реттілік пен оның жартылай өткізгіштер қасиеттеріне әсерінің рөлін былай белгілеген: .
Тәжірибе жүзінде ковалентті байланысы бар кристалдарда ... ... ... ... кеңістікте бірқалыпты таралмағаны дәлелденген. Екі көрші атомдар үшін қысқа бағытта электрон тығыздығы (электрондардың орнығу ықтималдылығы) басқа бағыттарға қарағанда жоғары. Бұл ... ... ... ... ... және ... Байланыс тез білінетін бағытталған сипатқа ие және коваленттік байланыстың маңызды сипаты болып ... сол ... де ... электрондар барлық кристалдар шегіндегі байланыс бағытын бойлай үздіксіз орын ауыстырады.
Орбитаны түзетін екі көрші атомдар үшін ... ... ... ... электрондар жұптарының байланыстары түзіледі. Сол себептен қарапайым зат жағдайында аталған жұптардың атомдарының әрқайсысы байланысқа бір ... ... . ... ковалентті байланыс түзілу үшін спин бағыттары қарама-қарсы екі жұптаспаған электрондар болуы керек. Коваленттік байланыс түзілу ... ... атом ... ... көрші атомдардың электрондарының байланысуы есебінен валенттік қабықшалары 8 электронға дейін толтырылып тұрады.
Юм-Розери периодтық жүйенің түрлі тобына жататын химиялық ... ... ... ... ... ережені қнағаттандыратынын бірінші көрсетті:
ZK=8 - N ... ZK - ... сан; N - ... орналасқан топ нөмірі (N - элементтің валентілігі). ZK - атомның коваленттік байланыс ... ... ... ... ... ... және валенттік электрондардың толқындық функциясы анализінен орнатылуы мүмкін байланыс бағытымен анықталынады. Химиялық байланыс беріктілігі ... ... ... ... ... тәуелді: жабылу қаншалықты көп болса, байланыс беріктілігі соншалықты жоғары болады. Атомдар ... ... ... ... ... ... гибридті емес орбиталар жабылуына қарағанда көбірек.
Кристалдардағы химиялық ... ... ... мүмкіндік беретін тұжырымдамалар қатары көбейген. Бұл тұжырымдамалар бағытталған валенттілік ... ... ... Бұл ... ... екі ... жатыр:
* Ковалентті бірлікті (немесе қарапайым) байланыс әртүрлі атомдарға жататын спиндері қарама-қарсы екі электрондардың өзара әсерлесуі кезінде ... ... ... ... ... ... ... орбиталары түрлі атомдарға тиесілі басқа жұптасқан валенттік электрондар ... ... ... ... бағытқа жауап береді.
Бір электронды жұппен (бірліктік немесе қарапайым байланыс) жүзеге асырылатын коваленттік ... - ... деп ... Екі атом ... ... ... ... екі электроннан көп электрондар қатысатын байланыстарда) байланысқан ... ... ... ... ... -байланыстар бар. Мұндай жағдайларда коваленттік байланыстың металдықтан айырмашылығы бағыттылығы мен қаныққандылығы.
Ковалентттік байланыс ерекше кристалдық құрылымның пайда болуына, ... ... ... ... спектрінің өздігінен туындауына алып келеді. Бұл өзіндік түзілудің басты ерекшелігі - ... ... пен ... ... ені (Еg) ... мен ... ... Жартылай өткізгіштерде 0К кезінде валенттік зона толығымен толтырылған, ал өткізгіштік ... бос, ... ... ... ... ... 0К кезінде шексіздікке ұмтылады. 0К температурасынан жоғарылағанда валенттік аумақтан өткізгіштік акмаққа электрондардың өтуін қамтамасыз ... ... ... ... ... ... ... алып келеді. Т > 0 кезінде жартылай өткізгіштерде өткізгіштік ... ... және ... ... ... ... болады. Аумақта тасымалдаушылар концентрациясы, әсіресе төмен температураларда, аз болады.
Меншікті жартылай өткізгіштерде Ферми деңгейін өткізгіштік және ... ... ... флуктуацияларының нәтижесінде электрондар мен кемтіктердің өтуі кезіндегі электрондар мен кемтіктердің ... ... ... ... ... ... Жартылай өткізгіштердегі Ферми деңгейінің күйі металдардағы Ферми деңгейінен (беттік қабаты) әр ... ... ... ... ... ... элементттері - көміртек(алмаз), кремний, германий, - қалайы. Бұл элементтердің еркін атомдарының валенттік қабықшалары - ... - ... ... sp3 байланысы 109028' бұрышты гибридті тетраэдрлік байланыс.
Гибридті ... ... ... электрондар, кремний үшін Ψ3s - Ψ3p, германий үшін Ψ4s - Ψ4p, және ... үшін Ψ5s - Ψ5p ... ... ... ... нәтижесінде пайда болады. Бұл функциялар алмаздың Ψ2s - Ψ2p функциясына ұқсас.
Жоғарыда аталған ІVВ топша элементтері бір-біріне ... және оның ... ... бір ... жазықтықты диагональ бойымен өзара жылжыған, екі қ.о.к. ... ... ... ... ... бір ұяшығына (000, 0 ,; 0 ; 0; ; ; ; ) координациялық сегіз атом ... ... ... ... олардың әрқайсысы тетраэдрлік топтасуды түзетін бірдей төрт жақын атомдармен (координациялық сан - 4) ... ... ... ... ... және барлық кристалға үздіксіз байланыспен енеді. Алмаздың симметрия элементтері - 3L4. 4L3. 6L2. 9p, C. Симметрия центрінің координаттары .
Алмаз ... ... ... 0,34, яғни ... ... қарағанда екіге кем. Түйін аралық - тетраэдрлік және октаэдрлік кеуектілік. ... және ... ... ... ішкі ... ... атом ... жуық.
Байланыс бағыттылығына шартталған тордың мұндай кеуектілігі алмаз тәрізді жартылай өткізгіштердегі нүктелік ақаулардың (металдарға ... ... ... ... оңай ... ... ... ерігіштігі мен диффузиясының ерекшеліктеріне елеулі түрде әсер етеді.
ІVВ топша элементтерінің кристалдарындағы валенттік электрондардың энергетикалық деңгейлері әртүрлі, бұл ... ... ... ... ... аумақ құрылымына қарағанда химиялық байланыстың жеке ерекшеліктеріне тәуелділігі аз мөлшерде.
Кремний мен германийдің аумақтық құрылымдарын зерттеу нәтижелерін қарастырайық. ... ... ... ... қ.о.к. торынікі сияқты, алмаз құрылымды заттың бірінші Бриллюэн аумағы кубоктаэдр.
Бриллюэн аумағының формасы тек тор ... ... ... ... химиялық байланысқа ие, бірақ ұқсас құрылымда кристалданатын заттардың Бриллюэн аумақтары ұқсас.
Германий мен кремний кристалдары түзілуі кезінде атомдардың валенттік s- және p- ... екі ... ... ... ... ... валенттік аумақ пен өткізгіштік аумақтарын екі топқа жіктейді. Германий мен кремнийдің өткізгіштік аумағының экстремалды нүктелері Бриллюэннің ... ... ... ... ... (к-кеңістіктегі Бриллюэннің бірінші зонасының симметриясының өстері: және бағыттары, барлығы 14 ... ... 8 және 6 ... және ... ... аумағының құрылысы әртүрлі. Кремнийде өткізгіштік аумағының минимумдары p-жолақтың біреуінің минимумымен байланысты және Х нүктесіне жуық - де ... ... ... ... салдарынан осындай алты минимумға ие болады. Электронның энергиясына тең беттік қабат (изоэнергетикалық беттік қабат) ... ... ... ... ... ... s-жолағы p-жолағынан жоғары жатады.
Германийдің өткізгіштік аумағында s- және p-жолақтарының өзара орналасуы басқаша: өткізгіштік аумағының минимумдары s- ... ... ... және Бриллюэн аумағының шекарасындағы -де орналасады; барлығы ... 8 ... бар. ... беттік қабат жартылай эллипсоидалық айналулардан тұрады. Сол себептен де, ... мен ... ... ... ... бар көп алқапты жартылай өткізгіш болып келеді. ... ... ... мен ... минимумға жуық квазиимпульсқа тәуелділігі дисперсиялық параболалық анизатроптық заңымен сипатталынады. Термодинамикалық тепе-теңдік шартында өткізгіштік электрондарының алқаптары арасында бірқалыпты ... ... мен ... өткізгіштік аумағындағы бірдей энергияларының эллипсоидалық беттік қабаты симметриялы орналасумен байланысты кейбір электрлік қасиеттері (электрондардың қозғалғыштығы және т.б.) ... ... ... мен ... ... аумақтарындағы эквиваленттілігі кристалл деформациясы (мысалы, бір өстік сығуда) кезінде бұзылады, бұл жағдайда бір алқапта электрондар энергиясы ... ... ал ... - ... ... Бұл өз ... ... арасында электрондардың қайта таралуына, нәтижелік қасиеттердің (мысалы, электрондардың ... ... ... ... ... ... алып ... мен германийдің валенттік аумақтары ұқсас: олар үш энергетикалық жолақтардан тұрады. ... ... ... ... ортасында жиырылады, ал үшіншісі спин - орбиталдық өзара әсерлесу салдарынан елеуге тұрмайтын жолақтарға алғашқы ... ... Сол ... ... мен германийдің валенттік аумақтарының төбелері Бриллюэн зонасының ортасында орналасады. Германий мен кремнийдің валенттік аумағының күй ... ... төрт ... тең. Валенттік аумақтағы дисперсия заңы параболалық изотропты болып келмейді және өткізгіштік аумақта электрондар дисперсиясынан ерекшеленеді. Айта кетуі керек, электрондар мен ... ... ... емес изотропты заңы (дәл осындай дисперсия заңымен ... мен ... ... ... ... мен ... күй тығыздықтарының тиімді массалары (mnd және mpd) мен электрондар мен кемтіктердің ... ... ... мен ... ... ... (mn және mp) тең емес. Электр өрісінде тасымалдаушылардың қозғалғыштығын анықтайтын ... ... ... ... тиімді массаларының қорытқы мәндері электр өткізгіштігінің тиімді массасы деп ... ... ... ... ... ... Алмаз, кремний және германий кристалдарының аумақтық құрылысына ортағы - өткізгіш түбінің минимумы ... ... ... сәйкес келмейді, сәйкесінше тек тура алмасулар болуы ... ... ... ие. ... ... ... ... жартылай өткізгіштік модификация (α-Sn) тетрагоналдық тордың құрылымы бар жоғары температуралық металдық модификацияға (β-Sn) өтеді. Аталған ... ... ... ... ... ... ... өзгеруімен байланысты. α-Sn β-Sn өтуі кезінде байланыс түрінің өзгеруі көлемнің өте тез ... ... көп) ... ... болып табылады. Бұл полиморфтық айналым температураға, сондай-ақ сыртқы әсерлермен байланысты басқа параметрлерге тәуелділіктегі заттар қатары және байланысы ... ... және ... күйде де сипатын көрсетеді.Сондықтан заттың металдық және жартылай өткізгіштік (диэлектрлік) күйлері туралы айтқан тиімді.
Заттың аумақтық құрылымы ... ... ... ... ... байланысты өзгереді.
2.4 - кестеде қрастырылып отырған элементтердің қасиеттері келтірілген.
Атомдық нөмірдің өсуімен байланыс әлсізденеді, тыйым салынған аумақ ені кемиді және ... ... ... ... ... ... ... байланыс бағыттылықты жоғалтады және металдық қасиетке ие болады.
2.4-кесте. ІVВ топшада орналасқан қарапайым жартылай ... ... ... ... ... нм
Есв,
эВ/ат
Тбал , К
Еg, эВ, температура кезінде, К
,293 К, ... ... ... ... ... 11*10[9] Па ... кезінде
**- жартылай өткізгіш күйден металдық күйге қалайының ауысу кезіндегі (α β) температура көрсетілген
Көміртектің басқа модификациясы - ... ... ... мен электр өткізгіштігінің мәнімен алмаздан ерекшеленеді. Графит қабаттық құрылымға ие; ... ... атом сол ... үш ... ... ... байланысқан. Әр атомның төрт электронының біреуі делокализацияланған. Бұл делокализацияланған электрондар графиттің электр өткізгіштігінің металдық сипатын қанағаттандырады. Қабаттар ... ... ... байланысқан (Ван-дер-ваальстік күшінің байланыс түрінің көзі поляризацияланған ... ... ... ол бір атомның (молекуланың) қозғалатын валенттік электрондарының күштік ... ... ... ... валенттік электрондарының күштік өрісіне әсерінен туындайды). Сол себепті ... ... ... ... ... ... бола алады.
Кремний мен германий кристалдық та, аморфтық күйде де ... және ... ... мен ... ... ... электроника мен мироэлектрониканың негізгі материалдары болып табылады. Бұл заттар, әсіресе кремний, негізінде электрондық ... ... ... ... кластары дайындалады: диодтар, транзисторлар, күн энергиясын фотоқабылдағыштар мен фототүрлендіргіштер (күн батареялары), сондай-ақ интегралдық схемалар - микроэлектронды және ... ... ... ... мен ... ... тура ... олардың негізінде оптикалық кванттық генератор жасау мүмкіндігін шектейді. Жартылай өткізгіштердің кремний өндірісінің шексіз өсуі ... ... мен ... ... мол ... ... және ... құрылым түрінде өндірілуде. Кремний (жартылай өткізгіштік қондырғыларға қарағанда тазалығы айтарлықтай төмен), сондай-ақ болаттарда, бәрінен бұрын электр техникалық (трансформаторлық), ... ... ... ... ... элементтері - фосфор, мышьяк, сурьма және висмут. V топ ... ... (2.3) ... ... ромбоэдрлік сингонияға жататын координациялық саны ZK=3 болатын құрылымға алып келетін p3-орбиталар түзілуінің есебімен химиялық ... ... ... ZK=3 ... ... көбінде, екі қабатты пластиналардан тұрады деп елестетуге болады. Әрбір атом көрші қабатта ковалентті байланыспен байланысқан сол үш ... ... ... ие. ... ... ... Ван-дер-ваальстік күшпен өзара байланысқан. Ковалентті байланыстың барлық кристалға өтуі себебінен VВ топша элементтері ІVВ топша ... ... ... ... ... топша элементтерінің периодтық жүйедегі және қасиеттеріндегі жағдайларының ... ... ... ... ... салынған аумақ енінің өзгеруіндегі заңдылықтар ІVВ топша элементтерінікіне ұқсас. Оның үстіне p3-байланысы sp3-байланысына қарағанда әлсіз ... ... ... VВ және ІVВ ... орналасқан қарапайым жартылай өткізгіштердің кейбір қасиеттері
Элемент
Z
Қысқа атом аралық қашықтық, нм
Тбал
Eg, эВ, 300 К ... ... ... ... ... ... висмут - жартылай металл
*2 ~ 3,6*10[6] Па қысым кезінде
*3 крситалдық сұр теллур үшін
... ... ... өткізгіштік электроникада бір жағынан - германий және кремний қарапайым жартылай ... ... ... ... бір ... - АIIIBV және ... қатарлардың жартылай өткізгіш қосылыстарының негізгі компоненттері ретінде қолданыс табуда.
VІВ топша элементтері - күкірт, теллур, ... ... ... ZK=2, ... ... ... жүзеге асырылады. Бұл элементтердің кристалдары әрбір атом сол тізбектің атомдарымен ... ... ... ... ... ... шеңберлерден тұрады. Тізбектер арасындағы байланыс - Ван-дер-ваальс күші. Бұл кристалдардағы байланыстар VВ ... ... ... Eg ... мен реттік нөмірі арасындағы арақатынас VВ топшасынікіндей (2.5-кестені ... ... ... АIIBVI, және басқа да көптеген жартылай өткізгіштік қосылыстардың негізгі компонеттері ретінде қолданылады. Одан басқа, АIIIBV қосылыстарын да донорлық ... ... ... ... элементтері. Бұл топша элементтерінен жартылай өткізшгіштерге тек иод қана ... ... ... ол жартылай өткізгіштік қасиетке ие, оларда р - байланыс жүзеге асырылады. Иод кристалдары Ван-дер-ваальстік күшпен ... екі ... ... ... ... ... иодтың ұшпалылығымен түсіндіріледі.
Иод жартылай өткізгіш қосылыстарда легирлеуші донорлық қоспа ретінде, сондай-ақ АIBVII қосылыс түрінің ... ... ... ... ... VВ, VIВ және VIIВ ... заттары гетеродисметикалық сипатты көрсететін байланысқа ие. Бір бағыттағы немесе жазықтықтағы атомдар күшті коваленттік, ал басқа ... - ... ... ... байланыспен байланысқан. Бұл заттардың қасиеттеріне елеулі түрде әсер ... ... ... ... байланысқа қарағанда 1-2 қатарға әлсіз (0,02-0,2эВ және 2-3 эВ сәйкесінше), яғни қыздырудың басында ... ... ... ... д.а.) ... өте жоғары температурада коваленттік (диссоциация процесі) бұзылады. Сублимация кезінде қатты дене атомдық ... ... ... диссоциация кезінде - атомдарға ыдырайды.
Сублимация процесінің оңайлығы V - VI топ ... ... ... ... де ... Бұл ... берілген қатаң құрамның бұл заттарының қатысуымен (АIIIBV, АIIBVI және ... да ... ... ... өткізгіштік қосылыстар алуды елеулі түрде қиындатады.
3-тарау. Жартылай өткізгіш, диэлектриктік және ... ... ... ... ... тепе-теңдік термодинамикасының негізгі мәселелері
Реалды материалдар бірнеше химиялық элементтерден түзілген композициялар.
Жартылай өткізгіштік байланыстар 2 ... одан көп ... ... ... ... термоэлектрлік материалдар 4-5 (және оданда көп) элементтерден, диэлектрлік фазалар 4-8 элементтерден және т.б. ... ... ... ... одан да күрделі композиция болып келеді. Тіпті германий мен кремнийдің аса таза кристалдары әрқашан да ... ... ... ... ... элементтердің өзара әсерлесуі өте күрделі болуы мүмкін. ... ... ... ... олардың табиғатына, сондай-ақ олардың сыртқы параметрлері температура мен қысымға тәуелді.
Әртүрлі элементтердің әсерлесуі нәтижесінде физикалық және химиялық ... ... ... және ... ... болып келетін химиялық байланыстар мен ерітінділер, агрегатты күйлер ... ... ... нәтижесін сипаттау әдістерін қарастырмас бұрын, керекті термодинамикалақ түсініктерді келтірейік.
Материалдық жүйе - сол немесе басқа белгілермен бөлінген және затпен ... ... ... ... ... ... жүйеден бөлінген кеңістік жүйеге қатысты сыртқы орта деп аталады.
Термодинамикалық жүйе - бөліктер арасында энергия алмасуы мүмкін материалдық жүйе.
Физикалық - ... жүйе - жеке ... ... зат ... ... ... ... Мысалы:
Екі денелерден құралған жүйе - ампулалар және оның балқымасына орналастырылған. Балқыма ... ... ... және балқыма мен ампула арсында химиялық әрекеттесу жоқ. Бұл ... ... ... ... 1 ... және 2 ... ... (ампула және балқыма) болып келеді.
Екі денелер жиынтығы: сол заттың ерітіндісімен контактідегі кристалл - бір физикалық-химиялық жүйе. Қатты және ... ... ... ... ... бір ... жүйе - ... ортамен зат алмаса алмайтын жүйе.
Адиабаталық жүйе - сыртқы ортамен энергия алмаса алмайтын жүйе.
Оңашаланған (тұйық) жүйе - ... ... не ... не зат ... ... ... жүйе - сыртқы ортамен энергия және зат алмасатын жүйе. ... ... ... және ... алу - ашық ... ... және ... күйде болуы мүмкін.
Тепе-теңдікті жүйелер - жүйенің күйі уақытында өзгермейтіндер (тұрақты). Күйдің тұрақтылығы процестің жүйеге қатысты қандай да сыртқы ... ... ... жүйе - ... түрде өзгеріс өтетін жүйенің бір бөлігін басқасынан бөліп тұратын ... ... ... ... бар ... ... ... тұратын физикалық-химиялық жүйе. Мысалы: балқымасы бар контактідегі монокристалл.
Гомогенді жүйе - ең ... жүйе ... ... ... ... ... өтетін бөліктерін ешқандай кеңістігі жоқ физикалық-химиялық жүйе.
Жүйені түзетін заттар жүйе компоненттері деп аталады. Жүйедегі компоненттер ... ... ... - тепе-теңдікте тұрған гомогенді жүйе немесе тепе-теңдікте тұрған гетерогенді жүйедегі гомогенді бөліктердің жиынтығы. Басқаша айтқанда - бұл ... ... ... ... ... өту ... ... кеңістігінің жүйесінің басқа бөліктерінен шектелген жүйенің біртекті бөлігі.
Мысалдар: 1) бір фазалық жүйе - ... ... ... ... ... ... жүйе - а) SiO2 ... бар Si кристалы; б) судағы мұз кристалдары, сондай-ақ судағы көптеген кристалдары.
Сұйық ... газ ... ... қатты күйге өтуі, нәтижесінде кристалдық тор түзілетін, кристалдар пайда ... ... ... деп ... бір ... ал ... температурада қатты күйдің болуы немен түсіндіріледі және айналулар неліктен қатаң түрде анықталған температурада ... ... ... ... ... ... ... мен балқу жаңа күйлер жаңа шарттарда энергетикалық тұрақты, ... ... ... ... ... ... бос ... қаншалықты көп болса жүйе тұрақтылығы соншалықты аз, егер мүмкіндік болса, онда бос энергиясы аз күйге жүйе өте алады деп ... ... ... ... ... ... оның ... торы (атомдық құрылым). Әрбір фаза өзінің, тек өзіне тән (не ... ... ... не ... не өлшемімен басқа фазаның торларынан ерекшеленетін кристалдық торға ие.
Аллотропия және ... - ... ... ... бір және сол ... ... ... энергиясы - қатты денені жеке атомдарға, молекулаларға немесе иондарға (қатты дененің құрамына байланысты) бөлуге қажетті ... ... - ... атомдар жүйесінің потенциалдық энергиялар айырымына тең және анықталмағандық принципіне сай сыртқы ... ... мен ... ... ... кинетикалық энергия шегерілген жүйемен байланысты.
Бір және сол химиялық элементтің (α және ß- ... α және ß- ... және т.б.) ... аллотропиялық модификациялары әртүрлі фазалардан тұрады; сондай-ақ элемент немесе байланыс ... ... ... ... фаза ... келеді.
Қатты денелерде әртүрлі компоненттердің әсерлесуі кезіндегі мүмкін болатын фазалардың негізгі 3 түрін көрсетуге болады:
байланыстар;
қатты ерітінділер;
механикалық қоспалар;
Қосылыстар. Химиялық байланысқа жататын аталған ... ... - өзі ... ... ... өзінің кристалдық торының айырмашылығы.
Қатты ерітінді. Қатты ерітіндінің түзілуінің белгісі компоненттің - ... ... ... ... ... ... ... өлшемдері басқа. Ерігіштік шегіне тәуелді әртүрлі температуралы шектелген және шектелмеген ерітінділер түзілуі мүмкін. Еріткіш негізінде (химиялық элементтің) ... ... 2 түрі ... ... басу ... - ... ... атомдары еріткіштің атомдарын тор түйіндерінде орнын басады (олардың орнын басады).
Хим.элеме
а)
Хим. қосылыс
б)
Енгізу ерітіндісі - ... ... ... ... ... ... атом ... атомдарды енгізе отырып түйінаралық орынды басу.
Бұл жағдайда ерітілетін атом өлшемдері түйінаралық өлшемінен аз ... ... ... ... ... ... - ... құрамындағы валенттілік толығымен қанағаттандырылған (аяқталмаған байланыстар жоқ) химиялық қосылыс.
Механикалық қоспалар екі немесе одан да көп фазалардан түзіледі. ... ... фаза ... ... ... ... ... сай, оларға қатты ерітінділер жатады.
Механикалық қоспалардың түзілуі былай өтеді:
1) қаныққан қатты ерітіндіден екінші фазаның бөлінуі ... ... және ... ... ... ... ... - оңай балқитын);
1) Жеке компоненттердің балқу температурасынан төмен температурада ... ... ... кристалданатын қатты ерітіндінің жұқа қоспасы;
2) мынандай кристалданулардан сұйық балқыма немесе ерітінді; Эвтектикалық айналу:
1) Сұйық фаза қе1 + ... ... қе1 қе2 + ... ... фаза ... ... ... (немесе кристалдар жиынтығынан тұратын) монокристал, поликристал және аморфты қатты ... ... ... ... Кеңістікте әртүрлі бағытталған поликристалдың кристалиттері бір-бірінен бөліктің кеңістігімен - ... ... - ... ... атомаралық қашықтықпен бөлінген. Дән шекарасы поликристалдағы фазааралық шекара болмайды.
Жүйе компонеттері (К) - фаза түзілуі мүмкін химиялық элементтер немесе ... яғни ... ... жеке ... ... элементтер) немесе байланыстар кіре алады.
Компонент саны (К) - ... ... ... жеке ... ... саны. Жалпы жағдайда компоненттер саны фаза құрамына кіретін химиялық ... ... аз ... ... InAs және InP ... ... ... қатарын өзара түзуі мүмкін: InAs - InP. Химиялық элемент - 3, жүйе ... - 2 - екі ... ... кез ... ... ... атомдық үлес (As+P)=In.
Физикалық-химиялық жүйе және компоненттерден түзілген жүйе адекватты түсінік емес екенін ... ... ... ... ... күйде; қатты, сұйық, газтәрізді күйде бола алатын химиялық құрам ... ... ... ... Сол ... ... ... немесе біркомпонентті жүйелердің әртүрлі фазааралық бар болуының ... ... ... ... - ... (Т) мен қысыммен (Р) анықталады.
Көпкомпонентті жүйелерде химиялық құрам ... ... ... ... заттар) ретінде және ауыспалы фазалар түзіледі. Мұндай фазалар қатты, сұйық және газтәрізді күйде түзілуі мүмкін. Тұрақты ... ... бар болу ... ұзындығы сыртқы параметрлердің (Р және Т) мәндерімен анықталынады.
Айнымалы құрамның фазаларының бар болу ... ... ... ... ... секілді сыртқы параметрлер және фаза құрамымен анықталынады.
Конденсирленген жүйелер - критикалық нүктелерден (фазалық ауысу ... алыс ... ... мен ... ... денелер мен сұйықтықтар газдарға қарағанда сығылуы миллион есе аздығымен сипатталады. Бөлшектердің жылулық қозғалысына мыналар тән және ... ... ... - ... газдарда - қозғалысқа түсушілік.
Температура мен қысымға тәуелді барлық заттар (металдар үшін негізінде температураға, Р-соnst) төрт агрегаттық ... ... ... тәрізді, газ тәрізді, сұйық және қатты.
Плазма - беттік ... оң және ... ... ... тең иондалған газ.
Газ тәрізді күйде атомдар бір-бірімен мүлдем байланыспайды, кеңістікте хаосты қозғалады.
Сұйық ... ... ... ... ... ... реттілік бар, ыдыстың формасын алады, бөліктері бір-бірімен оңай бөлінеді.
Қатты күйде атомдар бір-бірімен белгілі заң бойынша бір-бірімен әсерлеседі, ... ... ... алыс ... бар, ... сол ... басқа түрдің кристалдық құрылымын түзеді.
Агрегаттық күй арсындағы ауысулар еркін энергияның өзгеруімен аяқталады:
F = U - TS ... U - ішкі ... - ... = - ... ... 5 түрі ... Сұйық
2. Шынылар
3. Аморфтар
4. Сұйық кристалдар
5. Кристалдар
Сұйықтар - ... ... ... ... жүйелер, аққыштыққа ие, яғни өзінің формасын лезде өзгертуге қабілетті.
Шыны - квази тепе-теңдікті, изотропты, құрылымды ретсіз жүйелер, ... ... ... ... ... - ... ... алынған күшті тепе-теңдікті, изотропты, құрылымды ретсіз жүйелер.
Сұйық кристалдар - тепе-теңдікті, анизотропты, жоғары аққыштыққа ие, ... ... ... ... - ... ... құрылымды реттелген жүйелер (алыс реттілікпен трансляцияның симметриямен сипатталатын).
§ 2. Фазалық тепе-теңдік. Фазалар ережесі. Гиббс заңы.
Біркомпонентті немесе көпкомпонентті жүйелерде тепе-теңдік ... ... ... күй түзілуі мүмкін. Мұндай күй гетерогенді тепе-теңдік деп ... және К ... ... ... ... ... келесі шарт кезінде іске асырылады:
Ф бағана
Т1=Т2=Т3=...=Тф
Р1=Р2=Р3...=Рф
u[1]1=u[1]2=u[1]3=...=u[1]ф (К+2) - ... ...
К - ... ... ... к ... - компоненттер нөмірін білдіреді, төменгі Ф-фазалар нөмірі, u[к]ф - Ф-фазадағы к - компоненттердің химиялық потенциалы. ... ... ... ... фазалық тепе-теңдіктегі орталық болып келеді.
(3.2.) теңдеулер жүйесі (К+2) жолдан және Ф ... ... ... екі ... әр ... ... мен әр фазадағы қысым барлық жүйеде бірдей екендігінің ... ... ... К ... ... ... химиялық потенциалы ui барлық фазаларда бірдей екендігін өрнектелген.
Аталған і-нші компоненттің ... ... деп ... ... тәуелді барлық қалған айнымалылар тұрақты кезде бірлік жүйеде і-нші сұрыптың бөлшектерінің санын арттыруға кеткен жұмысты айтамыз (бөлшектер дегеніміз - ... ... ... ... байланысты олар үшін сипаттаманың келесі термодинамикалық потенциалдары қолданылады.
G - изобаралық-изотермиялық потенциал (Гиббс ... - ... ... ... ... ... ... потенциал,
U - жүйенің ішкі энергиясы,
H - жүйе энтальпиясы (балқу, кристалдану жылуы).
G = H - TS ... G = PV - TS, ... S - ... потенциал фазадағы і-нші компоненттің бөлшектер саны бойынша ... ... бір ... туынды:
μ= (3.4)
мұндағы N - бір компонентті фазадағы бөлшектер саны.
Гетерогенді тепе-теңдік сараптамасы ... ... ... ... ... фаза болуы тиіс, тепе-теңдікте тұрған фазалар санын өзгертпей жүйенің қандай сан параметрлерін тәуелсіз өзгертуге болады. Бұл ... 1876 жылы ... ... және деп аталатын заң жауап береді.
Біркомпонентті жүйелерде жүйе ... ... ... (Т) мен қысым (Р), көпкомпонентті жүйелерде - Т, Р және әрбір Х - фазадағы ... ... ... ... тұратын әрбір фазаларда айнымалы концентрациялар саны болғандағы (к-1)-ге тең. Мысалы, екі компонентті жүйе ХА+ ХВ=1, ХА= 1 - ... ... ... - өріс сипаттамасы секілді физика-химиялық тепе-теңдік анализі кезінде болжамдарды есептелінбейді, олар тұрақты болып қалады.
Еркіндік дәрежесі саны ... ... ... - С - ... тұрған фазалар санын өзгертпей-ақ өзгертуге болатын жүйе параметрлері саны. С шамасы тәуелсіз айнымалылар санына тең, яғни таңдау бірмәнді ... ... ... ... ... тең. С ... жүйенің айнымалы параметрлерінің барлық сандары мен байланыс теңдеуі санының арасындағы айырмаға тең. Жүйедегі айнымалы параметрлердің жалпы саны (3.2): ... және ... ... ... ... ... параметрлер ретінде Р және Т тең болғанда:
С = [(К-1)Ф + 2] - [К (Ф - ... ... ... ... ... математикалық өрнегі, мұндағы С-еркіндік дәрежесінің саны, яғни сыртқы (температура мен қысым) және ішкі (концепция) факторлар саны, фазаның санын ... ... ... - ... ... ... - фазалар саны.
Сыртқы параметрлер саны бірге (Р=const или Т= const) кемігенде фазалар ережесі былай өрнектеледі:
C = K - F + 1 ... ... саны ... тең ... ... яғни қысым немесе Т - тұрақты кезде (Р=const немесе Т= const), фазалар ережесі:
C = K - F ... егер С = 0 ... онда ... ... өзгерісі фазалар санының өзгеруін тудырады: егер С = 1 ... онда ... ... фазалар санының өзгеруінсіз қалады. Сұйық күйде:
F = 1 - бір фаза;
К = 1 - бір ... ... ... = 1 - 1 + 1 = 1 - ... ... ... ... өзгертуге болады.
Кристалдану кезіндегі құйма үшін еркіндік дәрежесі.
F = 2 - екі фаза (сұйықтық + ... = 1 - бір ... ... металл);
C = 1 - 2 + 1 = 0 - ... ... ... ... (Тпл) ... ... ... компонеттер концентраты арасындағы байланыс теңдеуінің санын жүйенің барлық фазаларының ... ... ... ... ... ... шыға отырып алады, фазадағы компоненттердің химиялық потенциалы компонент концепциясына тәуелді. Бұл тәуелділік мына ... ... ... u0 - ... ... ... ... потенциалы, γ - фазадағы компонеттердің активтілік коэфиценті, к-Больцман тұрақтысы, Х - фазадағы компоненттерінің концентрациясы.
Сәйкесінше, фазалық тепе-теңдік ... ... ... ... ... ... таралуы өтеді.
Мысалдар қарастырайық: 2 компонентті (К=2), компоненттерден кез-келген үшін екі фазалық тепе-теңдік (Ф=2) шартында, (мысалы, 1 компоненті ... ... ... іске ... ... kTln() = + kTln() ... = ( - )/ kT ... = ... k0 = - ... ... коэффиценті. Қарастырылып отырған жағдайда 1 компонентінің таралу коэффиценті 1 және 2 фазалар арасында (мысалы - 1 ... 1 фаза және 2 фаза ... ... (1 ... ... ... ... және сұйық фазада). Компоненттердің таралуы (нақтырақ айтқанда компонент концентрациясының таралуы) фазалар арасында (3.12) түрдегі байланыс ... ... ... ... таралу коэффицентімен сипатталады.
Жалпы жағдайда көпфазалық жүйелердегі гетерогенді тепе-теңдік үшін ... ... саны (3.2.) ... К ... ... ... және ол К(Ф-1) ... тепе-теңдіктің анализі үшін фазалар ережесі (3.5; 3.6; 3.7) түрде жүйе тұрған шарттарға тәуелділікте қолданылады.
§ 3. Фазалық ... ... ... ... ... ... және ... түрде бейнелеуге болады. Графикалық бейнелеу үшін, күйлер жүйесінің диаграммасы деп аталатын фазалық тепе-теңдік диаграммасы (ФТД) немесе фазалық ... (ФД) ... ... ФТД сол ... басқа сыртқы параметрлер кезіндегі біркомпонентті жүйеде іске асырылатын фазалық күйдің ... ... ... ... ФТД (Р-Т) қысым-температура координатасында тұрғызылады.
Компонентті жүйелердің ФТД (К>1) жүйеге кіретін компоненттердің өзара ... ... сол ... ... да ... ... ... асатын фазалық күйдің фазалардың тепе-теңдігі мен айналулары геометриялық бейнесі. Көп компонентті жүйелердің ФТД Р-Т-Х ... ... ... Х - ... концентарциясы.
ФТД әрбір нүктелері ФТД қосылатын компоненттердің әсерлесуі нәтижесінде түзілетін жүйенің физика - химиялық параметрлерді сипаттайды.
ФТД 2-өлшемді, 3-өлшемді және т.б. ... ... ФТД ... ... шарт үшін ... анықтауға болады:
1. жүйелердегі фазалар санын;
2. әр фазадағы салыстырмалы санын;
3. әрбір ... ... мен оның ... ... таза ... ... байланыс және т.б.)
3. фазалық ауысулар сипаттамаларын.
ФТД арнайы түсініктерсіз фазаның атомдық құрылымы мен оның кристалдық торы туралы ақпарат бермейді. ФТД ... ... ... фазасының атомдық құрылымы рентгенқұрылымдық анализ (РҚА) көмегімен шифрланғанда ғана толығымен анықталған деп айтуға болады.
ФТД ... ... ... - ... ... Н.С. ... ... физика-химиялық анализ әдісі. Физика-химиялық әдістің негізінде физикалық қасиеттер мен параметрлердің ... ... ... ... зерттеуде жатыр. Бұл тәуелділіктің мәні болу фазалардың физика-химиялық табиғатын және олардың бар болу ... ... ... ... ... ... f(T), f(P), f(Х) ... анықталады.
ФТД тұрғызу үшін қоланылатын эксперименталдық әдістер.
1) Термографиялық анализ (дифференциалдық-термиялық анализ - ДТА);
2) Микрорентгенді спектральді анализ.
3) Рентгень құрылымды ... ... РҚА ... ... ... ... (ЭМ) және ... қолданылады.
4) Дилатометриялық анализ (тығыздықты өлшеу) және т.б.
Термографиялық (ДТА) және дилатометриялық әдістердің ФТД тұрғызудағы мәні берілген құрамды құйма үшін фазалық ... ... ... ... ... Н ... ... өзгерісі бойынша (Н - балқыту жылуы) немесе құйманы суыту ... ... ... Т = f (t) ... ... Т = f(V) тәуелділіктегі көлем (V) бойынша анықталуымен түсіндіріледі. Яғни, құйма сериялары үшін критикалық нүктелері анықталады, сосын диаграмманы тұрғызады. Бұл ... ... ... (G,F,H) ... ... ... кезінде секірусіз өзгеретіндей, тепе-теңдікті ауысу температурасы кезінде олардың мәндері бұрынғы және жаңа ... үшін тең ... ... ... ... ... өтулер. Фазалық өтулер І-және ІІ-текті болады. І-текті фазалық ауысуларға термодинамикалық потенциалдар G, F, H секірусіз өзгеретін, ... ... ... ... ауысу температурасы кезіндегі бірінші туынды секірмелі түрде өзгереді (бұл кезде ауысулардың көбісі аллотропиялық (балқу және т.б.) болып келеді);
(G=H-TS=PV - TS):; ; ... І ... ... ... ... (Н), ... (V) және ... (S) секірмелі түрде өзгеруімен аяқталады.
II-текті фазалық ауысулар
Бір күйден екінші күйге фазалық ... ... ... ... ... ... ... өткізгіш емес;
Реттелген ретсіз.
Бірінші туынды үздіксіз өзгереді, бірақ секірмелі түрде термодинамикалық ... ... ... өзгереді.
; ; ... ... ... ... ... үшін cP ≈ cV ). ... ... екінші реттік туындысының секірмелі түрде өзгеруімен аяқталатын фазалық ауысулар ІІ-текті фазалық ауысу кезінде термодинамикалық потенциалдан бірінші туындысы үздіксіз өзгереді, ... ... ... ... реттік туындысы өзгереді.
Физикалық-химиялық анализдің таралған әдістеріне диаграмманы "құрам-қасиет" бойынша ... да ... ... ... - ... - ... диаграммаларын тұрғызуға болады.
Н.С. Курнаков көрсеткендей және фактілік ... ... ... ... геометриялық анализі негізінде (немесе жалпы жағдайда "ауыспалы фактор - қасиет") екі жалпы принцип жатыр.
1) үздіксіздік принципі.
2) сәйкестік принципі.
Үздіксіздік принципіне сай: ... ... ... ... ... ... ... (немесе басқа да ауыспалы факторлар - Т,Р) үздіксіз өзгерулері ... ... ... үздіксіз және бір қалыпты өзгереді.
Сәйкестік принципіне сай, әрбір фазаға және ... ... ... ФТД ... ... үлгі жауап береді. Сәйкестік принципі үздіксіздік принципіне қарағанда анағұрлым ... ... ... ... ... ... жеңілдететін маңызды сипаттарды тұжырымдауға болады:
1) Екілік диаграмманың барлық сызықтары мен ... ... ... кеңістіктері бірлікке өзара ерекшеленетін фазалық аумақтармен, фазалар санымен шектеледі.
2) Барлық иілген сызықтар (кеңістіктер) ... ... ... ... ... ... сипаттайды. Иілген сызықтар (кеңістіктер) бұл нүкте концентрациялардың температуралық тәуелділігін сипаттайды.
3) Сол немесе басқа фазалық тепе-теңдікті сипаттайтын геометриялық өлшемділік сәйкес ... ... ... (С) ... ... ... нүктелер моновариантты ауысуларға төзетін фаза құрамын сипаттайды.
4) Кез келген құрамның құймасы үшін суыту ... ... ... диаграммадағы оның ординатасымен (у) сызықтарының (кеңістіктің) қиылысуы фазалық құрамның ... ... ФТД ... көп қолданылатын материалдар қасиеттері көрсетілген.
ФТД тұрғызуда сенімді қорытындылар алу үшін физикалық қасиеттің бірнеше жиынтығын зерттеу қажет. ... саны (Ф) мен ... ... ... ... ... ... - металлографиялық анализ.
3.1-кесте. Фазалық тепе-теңдік диаграммасын тұрғызуда көп қолданылатын материалдар қасиеттері.
Қолданылатын қасиеттер класы
Қасиетті сипаттайтын шама
Өлшем бірлігі
Жылулық
Фазалық ауысудың ... ... ... ... ... ... ...
Температуралық кеңею коэффиценті
г/см[3]
К[-1]
Байланыс күштері
Қаттылық (микроқаттылық)
МПа
ФТД (күй диаграммасы) анализі кезінде Гиббс ... ... ... ... немесе еркіндік дәрежесі саны, К-компонент саны): С = К - Ф + ... С = 0 ... - жүйе ... Жүйе тек ... ... ғана болады. Бір параметрдің өзгеруі фазалар тепе-теңдігіндегі (Ф) бір санының өзгеруін тудырады.
б) С = 1 кезде - жүйе ... (бір ... Бұл ... бір ғана ... тепе-теңдік фазаларының бір уақытта өзгеріссіз өзгеруі мүмкін.
в) С = 2 ... - жүйе ... (екі ... Екі ... тепе-теңдікті фазалар санының бір уақытта өзгеруінсіз өзгертілуі мүмкін.
Мысалы:
Есеп: 1500[о]С дейін қыздырылған сұйық ... Р=const ... ... (Si) ... ... ... ТбалSi = 1412[o]C. Әртүрлі фазалық аумақтар үшін С мәнін анықта.
Шешуі: Ішкі тәуелсіз айнымалылар саны - ... ... тең, ... саны - 1. ... ... дейін ерітіндіні суыту кезіндегі жүйе бір фазалы. Онда:
С=К-Ф+1=1-1+1=1,
Яғни бұл интервалда температура фазалар санының өзгеруінсіз ... ... ... С-қа ... 2-ші фаза ... ... осы кезде
С=К-Ф+1=1-2+1=0,
Яғни екі фаза түзілгенше жүйе нонвариантты. Температура төмендемейді, барлық сұйық ерітінді кристалданбайынша. Бұл дегеніміз қыздырғыштың температурасының жалғасатын бірқалыпты ... ... ... ... жылуының бөлінуі есебінен температура ұсталып тұрады. Т=f(τ) графигінде кристаллизацияның басынан соңына дейінгі уақытына ұзындығына тең болатын Т=const ауданы п.б. ...
Т0 ... С ... С Ж+ ... ... ортаға жылу үздіксіз шығарылған кезде жүйенің температурасын Т=14120 С ұстап ... ... ... көз - кристаллизация жылуын шығарғыш.
Сыртқы ортадағы бір фазалық күйден екіншісіне өтуі кезінде қосымша энергияны шығарады немесе одан ... Бұл ... ... ... ... деп ... және ... және жаңа фазалардың энтальпия айырмаларына тең.
Тапсырма. 1200[о]С дейін қыздырылған сұйық балқымадағы Р=const кезіндегі германийдің (Ge) кристаллизациясын қарастыру ... ... = 940oC. ... ... ... С ... анықтау керек.
Фазалық ауысуының (өтуінің) 4 мүмкін жағдайларын ажырату керек:
1. Қатты күйден сұйық күйге немесе керісінше өту ... ... ... ... ... ... бөлінеді.
Қатты фаза ... фаза - ... ... ... ... фазадан басқа қатты фазаға өту кезінде - қайта ... ... ... фаза ... фаза ІІ - ... кристалдану жылуы
3) Қатты күйден газтәрізді күйге өту кезінде немесе керісінше, сублимация жылуы бөлінеді.
Қатты фаза ... ... ... ... газтәрізді күйге өту кезінде немесе керісінше, булану жылуы бөлінеді.
Сұйық ... газ - ... ... - ... - 2-жағдайға қарағанда жылулық эффектінің абсолюттік мәндері жоғары. 3.2-кестеде кейбір элементтердің балқу жылуларының мәндері келтірілген.
3.2 - ... ... ... ... жылулары
Элемент
Нбал, кДж/моль
Элемент
Нбал, кДж/моль
Fe
15,50
Ge
37,08
W
35,28
Te
17,70
C
138,27
Se
6,70 +- 1,68
Si
49,86
S
1,72
§4. Компоненттерінің еруі шектелмеген қос жүйенің Т - Х ... ... ... ... Т - Х диаграммасы температура (Т) - концентрация (Х) координатасында тұрғызылады. Концентрацияны ... ... (ат. %), ... ... ... пайыз қолданылады.
Қарапайым масштабта тұрғызылған диаграммадағы компоненттердің бірі жартылай өткізгіш болып келетін (химиялық элемент немесе қосылыс) легирленетін компонент концентрациясы логарифмдік масштабқа ... ... ... ... өткізгіштікке қосылатын облыстарда диаграммалар тұрғызылады немесе логарифимдік ... ... ... ... 2-ші ... концентрациясын қалдыра отырып жартылай өткізгіш компонентке қосылған диаграмма бөлігі жеке тұрғызылады (3.1.а - сурет).
Жартылай ... ... ... ... ... кубтағы электронда (немесе кемтікте) өлшенеді, легирлеуші қоспалар заряд тасымалдаушылар болатын жағдайда тасымалдаушылар концентрациясы мен қоспаны бір өлшемде өлшеу ыңғайлы.
Оның ... ... ... ... ... ... ережеге сай, өте аз ~(0,1 - 0,01) ат. % және концентрация бойынша легирлеуді реалды ... (10[14] - 10[19]) ... ... яғни (10[6] - 10[ - 1]) ат %. Бұл жағдайда аз концентрация ... ... ... ... ... ... бір қатар шамаға өзгеретінін көрсете кету керек. Логарифмдік масштаб қарапайым ... ... ... 0,1 % , аз, ... ... мұны ... мүмкіндік береді.
3.1 - сурет - Компонент шексіз еритін екі компонентті жүйенің Т - Х ... ... ... а - ... ... ... ... б) сызықтық масштабтағы атомдық пайызда; в) атомдық пайызда; жартылай өткізгішке қосылған облыстарды легирлеуші компоненттің атомдық проценттері логорифмдік масштабта.
Бір масштабтан ... ... ... ... ... ... жүзеге асырылады:
(3.15)
(3.16)
(3.17)
(3.18)
Мұндағы Х1 % (ат.) 1 және 2 компоненттердің атомдық пайыздары
Х2 % (ат.)
Х1 % ... ... - 1 және 2 ... ...
Х2 % ... байынша) бойынша пайыздары
А1 - 1 және 2 компоненттердің ... ... ... - (әдетте Хсм-3 болып жазылады) 1 см[3] көлемдегі қоспаның атомдар саны.
N - 1 ... ... ... ... ... n - бір қарапайым ұяшықтың үлесіне тиетін бордағы атомдар саны,
V - қарапайым ұяшық көлемі.
Тапсырма. Браве ... ... ... үлесіне келетін атомдар санын есептеу керек.
Фазалық тепе-теңдік диаграммасында (ФТД) бір-бірімен диаграмма сызықтарымен бөлінген фазалық облыстар бейнеленеді (3.2.-сурет).
3.2-сурет - ... және ... ... ... ... ... А-В екі ... Фазалық тепе-теңдік типтік диаграммасы. Екі фазалық аумақтарда аb ... ... ... нүктені оның күйін сипаттайтын құйманың фигуративті нүктелері ретінде қарастыруға болады. Х осіндегі фигуративті нүктелердің проекциялары құйманың ... ... ... ... ... ... сондай-ақ берілген температурадағы құйманың фазалық құрамын көрсетеді.
а және b нүктелері - фазаның фигуративті ... m - ... ... ... Егер ... нүкте бір фазалық аумақта болатын болса, онда фаза ... ... ... ... келеді. Егер фигуративті нүкте екі фазалық аумақтың шегінде жатса, онда берілген температура ... ... фаза ... ... фаза ... осы ... арқылы өтетін конода көмегімен анықталынады. Конода берілген температурада ... ... (а және b ... ... ... ... ... келетін және қиылысқан сызықтарда жататын нүктелердегі осы облыстармен қиылысады, яғни конода тепе-теңдікте тұрған фаза құрамын сипаттайтын нүктелерді ... (ав - ... ... А' және В' ... ... А және В екі ... таза компоненттерінің балқу температурасына сәйкес келеді.
А'аВ' сызықтары - ... ... ... ... ... ... сызық-ликвидус (L) сызығы деп аталады. Шекті концентрацияның сұйық фазасының және осы ... ... ... ... ... геометриялық орындарын құрайды.
А'вВ' сызықтары - барлық құймалар қатты күйде болатыннан төменгі сызық - ... (S) ... деп ... ол ... ... ... ... құрамын және осы концентрацияның температуралық тәуелділігін сипаттайтын нүктелердің геометриялық орындарын құрайды.
Ликвидус пен ... ... ... аумақ - сұйық және қатты ... ... ... ... ... ... ... тұрған фазалардың сандық қатынасы иін ережесімен анықталынады: берілген ... ... ... Q - ... ... және көлемдік мөлшерінің қатынасы құйманың фигуративті нүктелері мен ... ... ... ... ... ... ... конода кесіндісінің қатынасына кері пропорционал.
Мысалы:
3.3-сурет - Қатты және сұйық күйдегі компоненттері шексіз еритін фазалық диаграмма.
Құйма температурасы t1 кезінде ... ... xm екі ... ... а ... сұйық фазасы (xa концентрациялы) және b құрамның (xb концентрациялы) қатты фазасы.
Фазалардың сандық ... ... ... = ... QС(а) - а (Ха) ... ... фазасы.
QҚ(b) - b құрамның (Хв) қатты фазасы.
Егер құйманың ... ... ... ... ... ... онда ... Qс және Qқ фазалардың абсолютті саны келесі қатынаспен анықталады:
QЖ(а) = Qспл mb ... = Qспл ma ... ... ... ... керек (3.1-сурет). А) балқу температурасы кезіндегі А және В таза ... б) бір ... ... ... және ... тұрған құймалар; в) екі фазалық аумақта тұрған құймалар үшін.
Компоненттері шексіз еритін екі компонентті ... ... ... ... ... - ... 70% Ge - Si құймаларын қарастырайық (3.4.- сурет).
3.4-сурет - Ge - Si жүйелерінің фазалық диаграммасы (а) және 30% Ge + 70% Si ... ... ... (б) және таза ... ... (в).
t >= t1 температураға дейін Х құрамның құймасы сұйық ерітінді күйде болады және ... ... ... ... ... t1 ... ... сұйық ерітінді кремниймен бірігетін бастапқы сұйықтыққа қарағанда кремнийге бай α қатты ... ... ... шыға ... а ... ... жауап беретін құрамға ие α кристалдары бірінші бөлініп шығады, яғни 90% Si және 10% Ge. t1 - ден t2 - ге ... ... ... ... сұйық фаза саны кеміп, қатты фаза саны артатын құйманың одан әрі кристаллизациясы өтеді. t = t3 ... ... ... соңғы тамшылары жойылады.
Әрбір берілген температура кезіндегі бар сұйық және қатты фазалардың мөлшері иін ережесімен анықталады, t2 температура кезіндегідей:
QТв/QЖ = (2 - с)/(2 - ... ... t1 - ден t3 - ке ... ... сұйық және қатты фазалар құрамы өзгереді. Егер процесс өте аз жылдамдықпен өтетін болса - сондықтан да ... ... ... ... ... ... үлгереді, онда 1 нүктесінен d нүктесіне ликвидус сызықтары бойынша сұйық фаза құрамы өзгереді, ал қатты фаза ... ... ... а ... d ... ... солидус сызығы бойынша өзгереді.
Екі фаза да - кристаллизация процесінде жоғалатындар, ал пайда болатындар - қарастырылып ... Ge ... ... бір және сол ... ... қадамында артатындар. Бұл бір уақытта бір және сол компонентпен артушылық бұл компонетпен анағұрлым бай (қарастырылып ... ... өте бай ... ... ... ... ... лезде азаюы есебімен өтеді. Тепе-теңдік жағдайда өткен кристалдану процесінің аяқталуы бойынша тек қатты фаза болатындығын, бұл ... оның ... ... ерітінді құрамына енетінін (қарастырылып отырған жағдайда 70% Si құрамды қатты ерітінді) ескертеміз.
Шексіз ерігіштігі бар ФТД іске ... ... ... қатты және шексіз күйде шексіз еритін А және В компоненттердің А-В екі жүйесі химиялық элемент ретінде де, ... ... ... ... ... екі ... ... бірдей химиялық байланысқа ие болуы;
б) бірдей кристалдық торға ие болуы;
в) элементар тор параметрлері (немесе атомдық ... (Δa, ΔR) ... ... ... ... ... ... потенциалдық рельефке ие болуы керек. Мұндай ерітінділер изовалентті (бірдей валенттілікті) орын ... ... ... ... - ... ... ... қос жүйе (металдық және жартылай өткізгіш)
Қатты ерітінділер
Компоненттер
Құрылым
Δa немесе ΔR, %
Металдық
Au-Cu
ҚОК
11,2
Ag-Cu
ҚОК
11,3
Au-Pd
ҚОК
5,0
Ni-Cu
ҚОК
3,0
Fe-Cr
КОК
9,9
Mb-W
КОК
9,9
V-Ti
КОК
2,0
Ti-Mo
КОК
5,0
Жартылай өткізгіш
Ge-Si
Алмаз
10,4
InAs-InP
Сфалерит
3,2
GaAs-GaSb
Сфалерит
8,0
GaAs-GaP
Сфалерит
3,0
GaAs-InAs
Сфалерит
8,0
Bi2Te3-Bi2Se3
Тетрадимит
8,0
Bi2Te3-Sb2Te3
Тетрадимит
8,0
Қарапайым алмаз ... ... ... ішінде тек қана кремний мен германий шексіз еритін тепе-теңдікті фазалар диаграммасын түзеді. Олар жоғарыда аталған ... ... ... ... Кремний мен көміртегі (алмаз) химиялық табиғаты және тор түріне байланысты талаптарға жауап береді, ... ... ... ... ... бойынша өте көп ерекшеленеді (RSi = 0,117 нм, RC = 0,077 нм; ΔR/RSi =36 %). ... ... ... көміртегінің еруі пайыздың 100 бөлігінен аспайды, ал көміртегі кремнийдікі одан да ... ҚОК, КОК, ... ... сфалерит, тетрадимит ұғымдарына анықтама бер.
Шексіз еритін компонентті қатты ерітінділердің қолданылуы. Шексіз ерігіштік - жартылай ... ... ең көп ... ... AIIIВV, AIIBVI, A2VB3VI және т.б. ... ... кластарының көптеген қосылыстары өзара осы құрылысты түзеді. Мұндай қатты ... кең ... ... ... ... ... ерітінділері тыйым салынған аумағының кез келген мәні тор периоды (атомаралық қашықтық), термиялық кеңею коэффициенті және ... ... үшін ... мәндері арасындағы шектегі басқа да параметрлер қатары шексіз еритін құймалар алуға мүмкіндік береді.
Бірінші ... тор ... ... ... ... ... ал басқа параметрлер - өте күрделі заң бойынша ... ... ... ... (металдық және жартылай өткізгіштік) кең қолданылады:
1. Au-Cu, Ag-Cu - прибор контактісінде;
2. Cu-Ni - электровакуумдық құралдарда;
3. Fe-Cr - тот ... ... ... ... және ... Mb-W, Mb-Ti, V-Ti - ... қиын материалдар;
5. Жартылай өткізгішті қатты ерітінділер - жартылай өткізгіш термоэлементтер, микроэлектроника, оптоэлектроника. Шексіз еритін қатты ерітінділер ... ... ... ... ... ... ... тәуелділігін орнату материалтанушылар алдында тұрған маңызды мәселе.
§ 5. Термодинамикалық потенциалдың өзгеруі туралы мәліметтері бойынша шексіз ... ... ... және ... ... коэффициенті.
Термодинамикадан белгілі, тұрақты қысым мен температура кезінде сол фаза тепе-теңді ... сол ... ... - ... ... G = H - TS минимумы бақыланады.
H = U + PV және G = U + PV - ... ... ... U = U0 + Uж + UE, ... U0 - Т = 0 К ... тордың потенциалдық энергиясы; Uж - берілген температура кезіндегі атом тербелісінің жылулық энергиясы; UE - ... ... ... еруі ... ... серпімді түрлену энергиясы;
Р - сыртқы қысым, V - фаза алып тұрған көлем; S - ... Т - ... ... Н - фаза энтальпиясы. Жүйенің тепе-теңдік күйі жалпы жағдайда таңдалған ауыспалы параметр кезіндегі оның күйін сипаттайтын сол термодинамикалық ... (G, U, H және F) ... ... әрдайым оң шама (S>0) және температура артуымен артады, сондықтан температура артуымен G кемиді ... осы ... G(Т) ... ... ... - Тепе-теңдікті күйде қатты фаза болатын тұрақты құрамның сұйық және қатты фазалардың изоборалық - изотермиялық потенциалының ... (а) және ... ... және ... ... Т=const кезіндегі айнымалы құрамына тәуелділігі.
Егер температураның тәуелділігі G екі фаза ... және ... ... үшін салыстырсақ, онда қисықтың иілуі S әртүрлі болуына байланысты әртүрлі болады, сондықтан қисықтар қиылысуы ... = f(T) ... ... сол ... ... ... фазаның энтропиясы сол құрамдағы қатты фаза энтропиясынан көп, сондықтан сұйық фаза үшін ... ... ... төмендейді. Қиылысу нүктесі Ттен фазалық ауысу температурасымен сәйкес. Осы температурадан төмен және ... G ... ... аз ... ие ... ... ... және В компонентінен түзілген жүйедегі концентрациялық тәуелділікті G қарастырайық. Идеалды жағдайда А және В компоненттері бір-бірінде мүлдем ерімесе, аталған ... кез ... ... А және В ... ... ... береді және жүйенің кез келген құймасының термодинамикалық потенциалы ережеге сай аддитивтілікте ... ... де В ... А компонентінде ерітетін болсақ, шекті концентрацияға (ХВ) жауап беретін шектен ... ... G ... ... ... ... иілген үздіксіз қисықпен бейнеленеді, яғни тепе-теңдікті еру ерітіндінің G шамасының азаюымен байланысты.
А компонентіне жуық ... ... ... ... яғни ерітіндімен өте қатты сұйытылған аумақты.
Осы аумақта G=f(X) ... мен Х ... ... ... тең, ... В ... концентарция ерітіндісіндгі:
Идеалды ерітінділер үшін
(3.24)
мұндағы - таза В компонентінің 1 молінің химиялық ... ... тек ... ... ... R - универсал газ тұрақтысы, ол мынаған тең- kNA, мұндағы k - ... ... NA - ... ... ... ... ... үшін ХВ --> 0 және сейкесінше ln ХВ --> - infinity және tgα --> - ... ... G=f(XB) осы ... ... ... В ... аз ... кезіндегі туындысы әрдайым теріс шама. Сәйкесінше, қоспа таза компонентте ерітілетін болса, онда ерітіндінің изобаралық-изотермиялық потенциалының төмендеуімен ... Бұл ... бұл ... ... таза ... ... жоғына әрдайым өту керектігін білдіреді.
Бұл қорытынды тазалығы жоғары металдық, жартылай өткізгіштік және ... ... алу ... ... және ... ... тигель материалдарынң және т.б. құтылмас ластануларын минимумға жеткізу қажеттілігін көрсетеді. Барлық тәжірибелік жұмыстарда компоненттің ең болмағанда бір-біріне ерігіштігінің аз бөлігінің өзі ... ... ... атап өту ... ... ... Ерітінділердің бар болу аумағының ұзындығы (қатты сияқты ... оның ... ... оның ... ... ... анықталынады. Осы сипаттамаларды екі компонентті ерітінділер үшін енгізейік. Ерітіндінің термодинамикалық функцияларының көбісі ерітінділер түзетін компоненттердің термодинамикалық функцияны аддитивті қосу жолымен алу ... ... ... ... ... ... ... кезінде иобаралық-изотермиялық потенциал төмендейтін жағдайда ғана пайда болады. Жалпы түрдегі 1 моль ерітіндінің термодинамикалық функциялаын ...... - ... ... ... о - таза компонент құрамына жататын функция):
;
(3.26)
;
;
мұндағы α ... - ... ... ал о - ... ... - А және В компоненттері мен ерітіндінің изобаралық-изотермиялық потенциалдары, - ... орын ... ... ... ХА және ХВ - ... А және В компоненттерінің концентрациялары; - ... мен А және В ... ... - ... мен А және В ... энтальпиясы; - ерітіндінің орын ауыстыру энтальпиясы; - ... мен А және В таза ... ... - ... орын ... ... ... және екінші заңының негізінде
(3.27)
көрсетуге болады.
Ерітіндінің термодинамикалық функциясын сипаттау үшін ... ... ... ... ғана ... ... ... онда ΔНор.ау және ΔSор.ау келесі шамаларға тең екендігін көрсетуге болады:
(3.28)
(3.29)
мұндағы ΩАВ - ... А және В ... ... әсерлесу параметрі. (Жалпы жағдайда ΩАВ шамасы компоненттің ... мен ... ... ΩАВ ... ... ... ΔНор.ау. шамасы ХА и ХВ концентрацияларына тәуелді).
Өз кезегінде өзара әсерлесу параметрі мынаған тең:
(3.30)
мұндағы Z - ... ... ... ... НАВ, НАА және НВВ - А−В, А−А и В−В ... ... 40% А және 60% В ... тұратын, А компонентінің валенттілігі 3-ке, ал В компонентінің валенттілігі 2-ге тең ... екі ... ... ... ... ... - Z ... ауыстырудың термодинамикалық функциясының шамасы мен құрылымына тәуелділікте,активтілік коэффициентінің шамасы ерітіндінің түрінің қатарынан шығарылуы мүмкін. ... тек екі ... ғана ... идеалды және жүйелі. Ерітіндінің бұл түрлерінің жуықтауында көптеген жартылай өткізгіштік және металдық ерітінділер ... және ... ... де ... ... ... идеалды және жүйелі ерітінді моделдерінің шектігін бірінші ескеру қажет, себебі оларда тек жақын көршілер ... ... ... ... ... және ... ерітінділердіңтермодинамикалық сипаттамасы келтірілген. Бұл сипаттамалардың мәінен ерітіндінің бұл типтерін анықтауға болады.
, ΔНсм, ΔSсм, ... ... ... ... ... әсерлесу есептеледі.
3.4-кесте - Ерітінділердің термодинамикалық сипаттамалары ... ... ... ... ... ... ... үшін
Жүйелі ерітінді үшін
∆Vор.ау
0
!= 0
∆Hор.ау
0 (Ω=0)
XAXBΩAB
∆Sор.ау
- R (XA lnXA - XB lnXB)
- R (XA lnXA - XB ... (XA lnXA - XB ... RТ (XA lnXA + XB ... ... exp [ΩAB(1- XA)2/(RT ... ... exp [ΩAB(1- ... (активтілік коэффициенті А)
1
exp ΩAB(1- XA)2/RT
γB (активтілік коэффициенті В)
1
exp ΩAB(1- XB)2/RT
Идеалды ерітінділер үшін (механикалық қоспа, А және В ... ... ... жоқ) = 0, ΔНсм = 0, Н0 және V0 ... яғни қарапайым орын ауыстырумен анықталынады; жүйелі ерітінділер үшін (В компоненті А ... ... А және В ... ... бар, Ω!= 0) != 0, ΔНсм!= 0 Н0 және V0 аддитивті емес (әр текті ... орын ... ... ... ... ... ... түзілуі термодинамикасынан орын ауытырудың изобаралық-термодинамикалық өзгерісімен анықталынады:
(3.31)
ХА және ХВ - ... А және В ... ... ... ... > ТбалВ) есептеу есебімен екі идеалды ерітіндінің (сұйық және қатты) тепе-теңдікті бірге өмір сүру жағдайында ΔGор.ау ... әр ... ... мына ... ие:
(3.32)
(3.33)
Сол уақытта фазалық ауысу кезінде
(3.34)
екені белгілі.
Таза компоненттер үшін оның балқу нүктесінде (Т=Тбал) қатты және сұйық фазалардың термодинамикалық потенциалдары тең:
Таза ... үшін ... ... ... ... ... ... орнын ауыстыру кезінде және үлкен температуралық ... ... ... Т != Тбал кезіндегі компоненттерден әрқайсысы үшін сәйкесінше алатынымыз:
(3.35)
(3.36)
Қатты және сұйық фазалардың ... ... ... әрқайсысының химиялық потенциалы қатты және сұйық ерітінділерде де бірдей:
яғни келесі ... ... ... ... одан ... ... ... (3.32) және (3.33) теңдеулерді дифференциалдап және ХА = 1 - ХВ екенін ескере отырып сәйкесінше алатынымыз:
(3.37)
(3.38)
және (3.35) және (3.36) ... орын ... және (3.37) и (3.38) ... оң ... теңестіріп алатынымыз:
(3.39)
Таза А компонентінің маңындағы құйманы қарастырайық, яғни
а
мәнінің осындай шартында
и
Бұдан алатынымыз:
(3.40)
В компонентінің маңындағы диаграмма аумағының ... ... ... ... ... ... ... аз концентрацисының аумағындағы α-қатты ерітіндісі бар тепе-теңдік үшін ликвидус сызығының теңдеуі, яғни ... ... ... ... сұйық ерітінділердің түзілуі жағдайында мына түрге өтеді:
(3.43)
(3.40) және (3.41) теңдеулері көмегімен келтірілген Ge-Si жүйесіндегі солидус және ликвидус сызықтарының ... ... және ... ... ... ... Бұл германий мен кремний өзара идеалды сұйық және қатты ... ... ... ... ... мұндай сәйкестік жоқ. Ерітінділер идеалды жағдайдан қаншалықты алыс ... ... және ... мәліметтер айырмасы соншалықты алыс болады. Мұндай жағдайда, (3.40) және (3.41) ... ... ... ... ... бірінші жуықтауда ғана қолданылуы мүмкін.
Егер сұйық ерітінді идеалды, ал қатты ... ... ... ... ерітіндідегі әртүрлі текті атомдардың орын ауыстыруы кезіндегі энтальпияның өзгеруі ), болса онда (3.40) және (3.41) теңдеулер мына түрге түрленеді:
(3.44)
немесе
(3.45)
Жалпы ... ... ... үшін (3.44) және (3.45) мына ... ... ... келеді:
(3.46)
мұндағы және - теңдіктің сол жағында қарастырлатын қатты және ... ... ... ... сол ... ... ... мен энтропиясы; және - і-нші компоненттің сұйық және қатты ... ... ... өрнекті ликвидус және солидус сызықтарын ерітінділердің термодинамикалық сипаттамалары мен олардың температуралық және концентрациялық тәуелділіктерінің болмауынан тұрғызу әрдайым іске аса ... ... ... сай, ... ... саны үшін ғана ... Сондықтан, мәселелері салдармен шешіледі: тәжірибе жүзінде фазалық диаграммалар тұрғызылады және ... ... және ... ... орындарына байланысты берілген жүйенің термодинамикалық сипаттамалары анықталынады.
Термодинамикалық потенциалдың өзгеруі туралы мәлімет бойынша ... ... ФТД ... ... ... ... ... ерітінділердің үздіксіз қатарын түзетін, таза компоненттердің балқу температуралары ( және ) мен ... ... ... (Т) ... екі ... ... ... ауысу диаграммасын тұрғызу келесі түрде өтеді:
* компоненттердің балқу температуралары арасындағы аралықта жататын бірнеше температура үшін ( < < ) ... және ... ... ... ... концентрациялардың тәуелділігін бейнелейтін изотермиялық қисықтар тұрғызылады ( 3.6. а, б-сурет);
а) Таза А және В ... ... және ... ... температуралық тәуелділігі ; А және В компоненттерінің ... ... ... Т1 ... ... ... және сұйық айнымалы құрамының тәуелділігі (ХВс және ХВқ - Т=Т1 ... ... ... сұйық және қатты фазалар құрамы)
в) ликвидус және солидус қисықтары
3.6-сурет - ... және ... ... А және В таза ... ... тәуелділіктері туралы мәлімет бойынша (а), қатты және ... ... ... ... ... бар екі ... жүйе жағдайындағы қатты және сұйық фазалардың концентрацияларының тәуелділігі туралы мәлімет ... (а); б) ... және ... ... А және В компоненттері үшін температуралық тәуелділік ( және - кезіндегі тепе-теңдікте тұрған сұйық және ... ... ... осы ... графикалық дифференциалдау көмегімен тепе-теңдікте тұрған қатты және сұйық фазалар ... ... және ... пен ... қисықтарындағы таңдалған температурасы кезінде жататын фигуративті нүктелердің ... бар. ... ... ... бұл ... ... потенциалының шамасы мынаған тең:
uқ = uс; немесе ; (3.6 ... ... ... ... солидус және ликвидус қисықтары (3.6в-сурет) салынады;
4) Т=Т1 кезіндегі ликвидус және солидус қисықтарында жататын ... ... ... температуралар үшін мұндай нүктелер табылады.
Таралу коэффициенттері. (3.45) және (3.46) теңдеулердегі / қатынасы қатты және ... ... ... ... ... ... (кристалл-ерітінді). Сол температурадағы қатты және сұйық фазадағы ерітілген компонентінің концентрациясының бұл ... ... ... деп ...
k0 =, тұрақты температура кезінде.
Фазалық тепе-теңдік диаграммасынан таралудың тепе-теңдік коэффициенттері табылуы мүмкін. Ликвидус және солидус сызықтары, ережеге сай, қаншалықты ... ... ... ... k0 концентрацияға X тәуелді болады:
k0 =f (Xi)
k0 ... жуық ... үшін ... ... ликвидус пен солидус сызықтары негізгі компонентке (ерітіндіге) жақын жанамамен орын ауыстырады. Концентрациясы аз ... k0 ... ... ... k0f (Xi) есептеуге болады.
3.7-суреттен k0 > 1 кезінде қоспа ерітіндінің балқу температурасын арттырғандағы жағдаймен сәйкес ... ... k0 < 1 ... ... ... ... онда қоспаны еріту кезінде төмендейді.
3.7-сурет - k0 > 1 және k0 < 1 ... ... ... ... және ... сызықтарының орны.
Таралу коэффициентінің мәнін білу аумақтық балқыту әдісімен металдар мен жартылай өткізгіштік материалдарды тазалудың өңдеу ... ... ... k0 ... ... мәні көп болса, тазалау эффектісі де соншалықты жоғары болады.
Қарапайым алмаз тәрізді жартылай өткізгіштер (Ge, Si, C) ішінде ... ... ... ... ... тек Ge және Si ... Олар ... аталған барлық талаптарға жауап береді. Кремний мен көміртегі (алмаз) химиялық ... және тор ... ... ... ... ... ... коваленттік тетраэдрлік радиус өлшемдері бойынша өте көп ерекшеленеді:
RSi = 0,117 нм, RC = 0,077 нм; ΔR/RSi =36 % >> ... ... ... көміртегінің еруі пайыздың 100 бөлігінен аспайды, ал көміртегі кремнийде одан да ... ... - ... өткізгіш ортаның ең көп таралған құбылысы. AIIIВV, AIIBVI, АIVBVI, АIIIBV, A2VB3VI және т.б. ... ... ... ... осы құрылысты түзеді.
Мұндай қатты ерітінділер кең қолданыс табуда. Жартылай өткізгіштердің қатты ерітінділері ... ... ... кез ... ... тор ... ... қашықтық), термиялық кеңею коэффициенті және бастапқы компонент үшін олардың мәндері арасындағы шектегі басқа да параметрлер қатары ... ... ... ... ... береді. Бірінші жуықтаудың тор периодтары аддитивті (Вегард ережесі) өзгереді, ал басқа параметрлер - өте күрделі заң бойынша өзгереді. ... ... ... ... ... мүмкіндігін ескере отырып олардың қасиеттерінің құрамға тәуелділігін ... ... ... ... ... мәселе.
Тапсырмалар:
3.1. Fe, W, Si, Te үшін балқу энтропиясын анықта және ... ... осы ... ... ... өзгеруі сипатымен алынған мәндері салыстыр (Fe, W, Si және Te балқу температуралары сәйкесінше 1530, 3416, 1412 және ... Cu (koCu = ... және Sn (koSn = 2·10-2) ... ... ... ... ... құрамында Ge бар. Мұндай материалдан монокристалды Чохральский (сұйық ерітінді-құймадан) әдісімен алудан бұрын оны ... ... Cu және Sn ... ... ... ... ... үшін орнатады. Қоспалардың қайсысы аумақтық балқымадан аз өту санына ие?
3.3.Балқыманы қайта ... ... ... ... өсу ... ... кезінде қоспаның таралу коэффициенттерің мәні (k0 < 1 және k0 > 1 кезінде) қалай ... Су (мұз) ... және ... ... компоненттері шексіз еритін ерітіндінің белгісіз қоспасымен түзіледі. Осы қоспада мұздың балқу ... ... ... ... Т жүйе екі ... ... (Қ+С) ... Фазаның қайсысында қоспа концентрациясы осы Т кезінде аз болады?
3.5. Қоспалық суды суытады. Судың жартысы мұзданған. Қоспа ... көп ... ... суда ... ... ... екі жағдайда қарастыруға болады: 1) k0 > 1 (қоспа ұздың балқу температурасын арттырады); 2) k0 < 1 (қоспа ... ... ... ... 6. ... еруі ... қос ... Т - Х фазалық тепе-теңдіқ диаграммалары
Компоненттерінің шексіз бір-бірінде ерігіштігі сирек кездеседі, олардың өзара әсерлесуі күрделі ... ие. ... ... аралықтарындағы бір қос жүйе шегінде фазалық тепе-теңдік диаграммасының күрделенуін тудыратын әртүрлі фазалар іске асырылуы мүмкін (және көбінде осы ... ... ... шекті еруге өту
Термодинамикалық анализ сапалық, ал көп жағдайларда сандық түрде шексіз еритін диаграммадан басқа фазалық диаграммаға өтуді түсіндіреді. ... ... ... ... ... ... ... нәтижесі туралы мәселені шешудің бастапқы пункті араласудың изобаралық-изотермиялық потенциал белгісі болып табылады:
шамасы төмендегі екі факторға аз тәуелділікте:
* Компоненттің ... ... ... ... ... химиялық (олардың валенттілігіне, электртерістілігіне, тор түріне) фактор;
* Геометриялық фактор - ерітінді түзу кезіндегі компоненттердің өзара әсерлесетін ... ... , ... және - ... ... кезінде пайда болатын атомдық байланысты анықтайтын А және В компоненттерінің атомдық ... ... ... ... фазаның ішкі энергиясын , сәйкесінше энтальпия шамасын төмендетеді:
(3.47)
Сондықтан, ... ... шама ... ... ... ... өлшеміндегі айырмашылықты арттыру тордың серпімді деформациясы энергиясының () өсуі есебінен ішкі энергияның , ... ... Н ... ... Осы ... оң шама ... тиіс.
Бір сұрыптың (А-А) немесе (В-В) жақын көрші атомдары арасындағы қатты ерітінді түзілуі кезіндегі мен әртүрлі сұрыптың (А-В) ... ... ... ... ... ... ... әсерлесу жағдайларын ажырата білу керек. Сәйкес байланыс энергияларын және деп белгілейміз. Идеалды ерітінді жағдайында ... ... ... ... ... энергиялары бір сұрыптың атомдары жұптарының байланыс энергиясының орташа арифметикасына тең болады, яғни:
(3.48)
Бұл жағдайда орналасу энтальпиясы = 0, сондай-ақ әсерлесу параметрлері де Ω = 0 ... ... ... ... . Араласудың энтальпиясы шамасының белгісіне Ω тәуелді. және Ω шамалары оң да теріс те болуы мүмкін.
Алайда компоненттердің ... ... тек ... ... Т-->0 ... ғана шамасымен анықталынатынын ескеру қажет. Температураның артуымен (3.27) теңдеуге ... ... ... ... ие ... ... мүше деп ... айналулары бар фазалық тепе-теңдік диаграммалары. Компоненттердің кристалдық құрылымы ерекшеленетін, ал олардың бір бірінде еруі кристалдану температурасының ... алып ... қос ... ... айналулар өтеді.
Эвтектиканың сұлбалық диаграммасы 3.8а-суретте көрсетілген. Ол алты фазалық аумақтан тұрады: сұйық ерітіндінің С бірфазалық аумағы; сұйық ... С + ... ... α және ... ... С + қатты ерітіндінің β екі фазалық аумақтары; α және β ... ... бір ... ... ... ... α + β ... өмір сүруінің екі фазалық аумағы.
А'е және В'е иілген ликвидус сызықтары сәйкес температура кезіндегі шекті концентрациясының сұйық ерітініділердің фигуративті ... ... ... көрсетеді.
А'с және B'd солидустың иілген сызықтары эвтектикалық температурадан Те асатын белгілі температура кезіндегі бар болатын шекті концентрациялары ... ... ... ... геометриялық орнын көрсетеді.
сed горизонтальді сызығы эвтектикалық сызық болып табылады. сedсызығындағы тек үш сызық фигуративті болып табылады, олар α (с нүктесі) және β (d ... ... ... α және сұйық ерітіндінің (е нүктесі) эвтектикалық айналулар кезіндегі шекті концентрацияларын сипаттайды.
٭ эвтектика (eutektos - (грекше) - оңай ... - жеке ... ... ... өте ... ... кезіндегі ерітіндіден біруақытта кристалданатын қатты заттардың қоспасы.
3.8-сурет. - Ерігіштіктің эвтектикалық жарылысы бар қос жүйелердің фазалық диаграммасы: а) - ... ... б) - ... ... құйманың суу температурасы; в) - Те кезіндегі сұйық және қатты фазалардың изобаралық-изотермиялық потенциалдарының қисығы:
в)
3.8в-суретте эвтектикалық температура ... ... α және β ... мен ... ... изобаралық-изотермиялық потенциалдарының қисығы көрсетілген. Эвтектикалық температура Те және эвтектикалық нүктенің орналасуы (е нүктесі) идеалды сұйық ... ... ... ... және ... бір ... ... күйде ерігіштігі кезінде А және В компонентінің ликвидус теңдеуінің бірге шешілуімен есептелуі мүмкін:
(3.49)
сed эвтектикалық сызығының ерекшелігі тепе-теңдіктегі с-дан d-ға дейін ... ... ... ... ... (Те) ... жоғары үш фаза табылады.
Тапсырма. Те кезіндегі с-дан d-ға дейінгі құймадағы еркіндік дәрежесінің ... С ... және bd ... ... - ... ... температура кезінде болатын шекті концентрацияның қатты ерітінділерінің фигуративтік нүктелерінің геометриялық орны. ... ... ... ... ... ... ... қиылысатын температура кезіндегі бір фазалық облыстағы құйма шекті қаныққан ерітінді күйінде ... ... ... ... ... ... бөлінуімен қаныққан ерітіндінің ыдырауы басталады, құрам екі фазалық аумақпен шектелетін екінші иілген сызықпен ... ... ... сипаттайды.
Екі фазалық аумақтың шегінде салқындату кезінде екі фазаның құрамы ... ... ... ... ... d-ға дейін салқындату кезінде құрам құймасында е құрамның сұйық ерітіндісінің ыдырауы құрамның с және d екі қатты ерітіндісінде мына ... ... ... + Қd ... ... ... төрт сипаттық құймалардың құрамы мен әртүрлі температуралық аралықтарындағы құйманың фазалық құрамын көрсетумен оларға сәйкес қисық салқындатылуы ... Х3 және Хе ... үшін ... ... байланысқан салқындату қисығындағы ауданының ұзындығы Те температура кезіндегі эвтектикалық қоспаға айналатын сұйық құйманың санына ... Хе ... үшін бұл сан ... ... Ал X1 және Х2 ... үшін 0%. Қалған барлық құймалар үшін иін немесе аддитивтілік1 заңы бойынша анықталынады.
α + β екі ... ... ... кез келген құйманы Те температурадан бастап бастап салқындату кезінде са және db қисықтары бойынша екі қатты ерітіндінің құрамы (осы ... ... ... ... ... және ... сандық қатынасы иін ережесімен анықталынады.
Эвтектикалық диаграмма үшін түсінігін енгізу қажеттілігі туындайды. Бұл ұғым ... ... ... үшін ...
α + β ... фазалық құрамның эвтектикалық диаграммалары кез келген құйма үшін бірдей - бұл α + β фазаларынан түзілген ... ... бұл ... түзілу ережесі бойынша олардың орналасу сипаты мен құймалардың бөлшектерінің формалары ерекшеленеді. Бұл айырмашылық елеулі, егер ... ... тек ... ... ғана емес, фазалық құраушылар бөлшектерінің өзара орналасу сипаты мен ... да ... ... ... диаграмманың иілген сызығы (солидус) бойынша сіңген сұйық ... ... ... ... ... иілген сызығы (ерігіштік сызықтары) бойынша сіңген қатты ерітіндіден ... ... ... эвтектикалық реакция (3.50) бойынша біруақытта түзілетін екі қатты ... ... ... ... ... (эвтектикалық қоспалар). Әртүрлі құрылымдық құраушылардың2 схемалық түрі 3.9-суретте бейнеленген.
_______________________________________________________________________________________________________
1Салқындату немесе қыздыру қисығындағы горизонталды аудандардың өлшемдерінің ... ... ... ... ... болуы мүмкін.
2Эвтектикалық ауысу температурасы кезінде эвтектика біріншілік кристалдардан, ал ... ... ... ... ... ... пайда болады.
3.8а-суретте келтірілген жүйедегі құймалар келесі құрылымдық құраушылардан тұрады:
А-дан Хα-дейін - α-біріншілік ... - Хс - ... + ... ... - Хе (эвтектикалыққа дейінгі құймалар) - α-біріншілік кристалдар + эвтектика (α + β)+ β-екіншілік кристалдар;
Хе (эвтектикалық құйма) - ... ... - Хd ... ... ... - ... кристалдар + эвтектика (α+β) + α-екіншілік кристалдар;
Xd - Хb - β-біріншілік + α-екіншілік кристалдар;
Хb - В - ... ... ... ... ... ... диаграммалар α+β ерітінділер концентрациясының жоғары болуымен сипатталынады. Компоненттердің өзара ерігіштігі шектеулі болса да, бірге тең және кейде он ... ... Бұл ... екі ... те ... ... табиғаты бір элементтер болып табылады.
3.9-сурет - ... ... ... (а-д) және ... ... жүйелердің InTe-Sb2 (e) [құйма құрамы 72% (мол.) Sb2 - 28% (мол.) InTe; x120] ... ... - ... ...
б - ... ... +β-екіншілік кристалдар;
в - α-біріншілік (α+β);
г - (α+β);
д - ... ... + ... ... ... ... ... бар фазалық тепе-теңдік диаграммалары. Егер компонентінің біреуі жартылай өткізгіштік болса, яғни бағытталған және ... ... пен ... ... ... ... ... ( шамасының үлкен болуы) нашар ерітетін күшке ие болатын болса, онда фазалық диаграмма түрі өзгереді. Металл-жартылай өткізгіш фазалық диаграммасы 3.10-суретте ... ... ... түрі Ag-Ge, Au-Ge, Al-Si жүйелеріне тән. 3.10б-суретте келтірілген диаграмма түрі ... ... бар ... деп ... (эвтектикалық нүкте таза компонентке жуық), ол In-Ge, Pb-Ge, Ga-Si, Zn-Si, Tl-Ge, Bi-Ge, Sn-Ge ... ... ... сараптаулар мен электр физикалық параметрлерді өлшеулер жаңа прецизиондық әдістерімен аса таза материалдарды ... ... ... ... өзара ерігіштігі аз болса болатындығын көрсеткен. Бұл бұрын келтірілген термодинамикалық қорытындылардың әділеттілігін ... ... ... ... ... алайда жүз және мыңдаған атомдық пайыздық мөлшердегі аз шамада.
Фазалық диаграммаларда ерігіштігі аз бейнелер үшін жоғарыда аталғандай концентрация өсіне ... ... ... ... ... ... Si-Fe және Si-Аu жүйелерінің фазалық диаграммалар бейнелерін келтіруге болады (3.1-сурет).
3.10-сурет. - Қалыпты (а) және эвтектикадан ... (б) ... ... ... фазалық диаграммалары.
Металдардың жартылай өткізгіште ерігіштігі тек аз ... ғана ... ... ... мәні зор ... ... болуымен ерекшеленеді. Бұрын қарастырылған эвтектикалық диаграммаларда бір компоненттің басқа компонентте максималды ерігіштігі ... ... Те ... мәні ... Бұл ... ... ... ерітінділердің көбісіне тән. Алайда, жартылай өткізгіштер негізіндегі ерітінділер (Ge, Si, AIIIBV ... ... ... ... ... ... ... Те эвтетикалық температураға бірнеше есе азаятын температураларда бақыланады. Si-Fe және Si-Аu ... ... ... Те ... кезінде ерігіштік максималды температураға (Т > Те кезінде) қарағанда 10-15 есе аз. Максимум температураға сәйкес келетін, эвтектикалықтан асатын ... ... түрі ... ... деп ... Ретрографты ерігіштік металдардың Ge, Si және АIIIBV жартылай өткізгіштеріндегі қатты ерітінділердің ретрографты ерігіштігі сирек кездеседі. Металдар негізіндегі қатты ... ... ... ... ... ... ... термодинамикалық себептері аз зерттелінген. Ол қоспаны жартылай өткізгіштерде еріту кезіндегі орын ауыстыру энтальпиясының үлкен болуымен байланысты.
Эвтектикалық ... бар ... ... ...
Эвтектикалық ауысу тек сұйыққа қана емес, сондай-ақ қатты ерітінділерге де тән. Екі ... ... ... ... ... ... аяқталатын нонвариантты ауысулар эвтектоидты деп атау қабылданған, ал сәйкес құрылымдық құраушыларды - эвтектоид деп атайды.
Қ1Қ2 + Қ3, ... ... ... ... Fe-С жүйелерінің ауысуы жатады (3.11-сурет).
А
3.11-сурет - Fe-C (а) жүйелерінің фазалық диаграммалары (а) мен ... ... ... құймалардың типтік құрылымдары (б,в) (б - құрамында 0.6% көміртек бар феррит; в - ... ...
б ... жүйелерде 0.8% көміртек бар аустенит (қ.о.к., γ-темірдегі көміртектің қатты ерітіндісі) 7230С ... екі ... ... ыдырайды: темір карбиді FезС (цементит) және 0.04% С (феррит) құрамды (феррит) α- темірдегі (к.о.к. тор) көміртектің қатты ерітінділері:
γ α + FезС, ... ... ... ... кезіндегі еркіндік дәрежесі санын анықта.
Екі соңғы фазалардан тұратын эвтектоидты құрылымдық құраушылар перлит деп аталады. Оның бөлшектеріне кіретін перлит саны, формасы мен ... ... ... ... ... ... мысал эвтектоидты ауысудың тағы бір маңызды қасиеттерін көрсетеді: ол ... ... ... өте ... қашықтыққа орын ауыстыруымен (диффузиямен) байланысты. 0.8% көміртек бар болаттар эвтектоидты ауысулар кезінде микрометрдің жүзден бір бөлігінің өлшемі ... FезС ... ... үшін көміртегі атомдары 1,5 миллион қарапайым ұяшықтардан түзілуі тиіс.
Жартылай ... ... ... ... ... ... ... легирлеуде құйманы таңдауда және жүзу немесе диффузия ... ... ... ... ... ие. ... ... бар фазалық тепе-теңдіктік диаграммалар.
Жоғарыда қарастырылған эвтектикалық диаграмма ерекшеліктерінің бірі А және В жүйе ... бір ... ери ... А ... да В ... да ерітіндінің балқу температурасын төмендету.
Егерде компоненттердің бір бірінде ерітіндісі шектелген жағдайында, мысалы В компоненті А компонентінде ерітілсе оның негізіндегі ... ... ... төмендетеді, ал А компоненті В компонентінде ерітілсе, керісінше Тбал температурасын арттырады, онда эвтектикалық ауысу орнына диаграммада перитектикалық ауысу (n-перитектикалық ... ... деп ... ... ... болады.
Екілік жүйедегі эвтектикалық ауысу суыту кезінде екі басқа фазаларға ерітіндінің ыдырауымен аяқталады; перитектикалық ауысу, керісінше, өзара әсерлесу ... бір ... ... болу ... Бұл ... ... ... (суыту қыздыру):
С+ Қb1 Қ2 немесе С + α β
(3.52)
Перитектикалық ауысу ... ... ... болып келеді. Үш тепе-теңдік фазалардың құрамдары эвтектикалық сызықтарындай фазалық диаграммадағы ab иілген сызықтары бар перитектикалық горизанталды сызықтарының қиылысу нүктелерімен ... ... a, n, b ... - Перитектикалық ауысу бар фазалық диаграмма (а) және диаграммада көрсетілген ... ... ... ... ... ... ... Хn, Х1, Х2, Х3, X4 бес құймасы үшін суыту қисықтары көрсетілген. Суыту қисығында әртүрлі температурамен аралыықтағы құйманың ... ... ... 3.12а-суреттегі Тn температурасы кезіндегі жүйенің варианттылығын анықта.
Хn, Х1, Х2 құймалары үшін Тn кезіндегі суыту қисығындағы аумақтың ұзындығы өзара ... ... ... мен ... ... ... тура ... (Тn кезінде перитектикалық реакция бойынша түзілетін фазалар саны бойынша). Хn құймасы үшін бұл салыстырмалы сан 100%, ал ... ... үшін иін ... ... ... ... бойынша перитектикалық айналуда болатын құймалар мөлшерін анықтауға болады.
Ха - Хn ... ... ... ... үшін Тn ... ... сұйық фазалар саны барлық қатты фазалармен өзара әсерлесу өтуі үшін жеткіліксіз. Перитектикалық ... соң ... жаңа ... ... ... α фазаның біріншілік кристалдарының қалдық мөлшері болады. Х1 құймасы үшін Тn температурасынан сәл ... ... ... ... ... ... мөлшері (Х1n/аn)·100%.
Хn - Хb аралықта жататын құрамның құймаларына Тn температурасы кезінде α ... саны ... ... ... ... аз ... ... құймада перитектикалық ауысудың бітуі бойынша сұйық фазаның қалдық мөлшері сақталынады.
Х2 құймасында оның салыстырмалы мөлшері (nX2/nbж)·100%.
Перитектикалық жүйелер үшін маңызды ерекшелікке Тn ... ... ... ... ... құйма бөліктерінде ғана кристалдану бітуі жатады. 3.12-суреттегі диаграммадан Хn - Х аралықта кристалдану Тn температурасынан төмен nВ' ... ... ... ... ... ... аудандардың өлшемдерін сандық салыстыру тек бірдей массалық құймаларда ғана ... ... ... ... - А'bВ' ... ал солидус сызығы - А'аnВ'. аС сызығы ерігіштік қисығы деп аталады. Аb қисығы - ... ... оған ... ауысуға шыдайтын фазалар құрамына жауап беретін а, n және b үш ... ... ... ... тек ... ... қатысуымен өтетін перитектикалық ауысуға ұқсас болса, онда оны перитектоидты деп атайды.
Қ1 + Қ2 Қ3 немесе α + β ... ... ... бар ... тепе-теңдік диаграммалар. Жоғарыда аталғандай, жылулық орын ауыстыру ... өте ... ... , яғни ... компоненттерінің үлкен туыстық жағдайларында олардың өзара әсерлесуі химиялық қосылыстың түзілуіне алып келеді. Фазалық тепе-теңдік диаграммасына химиялық қосылыс ... ... ... температура кезінде вертикалдан ауытқу бақылануы мүмкін) бейнеленеді.
Химиялық қосылыстары бар ... ... ... ...
* Осы ... ... ... түзілетін сұйық фазалардың қосылыстарының құрамының қатынасы бойынша. Бұл құрамдар сәйкес келетін қосылыстар конгруэнтті ... ... ... деп ... Егер ... ... ... келмесе, онда қосылыс инконгруэнтті еріген немесе берік емес деп ...
* ... ... ... оның ішінде берілген қосылысты құрайтын компоненттердің еру қабілеттілігі бойынша; немесе өзінің негізінде қатты ерітінділер түзу қабілеттіліг бойынша.
Компоненттердің қатты ... бір ... ... осы қосылыста гомогенділік облысы деп аталынады.
Қосылыстар былай бөлінеді: пайызбен есептелінетін гомогенділіктің кең аумақты, қарапайым масштабта тұрғызылған ... ... ... ... және ... ... және аз ... есептелінетін гомогенділіктің жіңішке аумақтық қосылыстары.
Конгруэнтті ерітілген қосылыстар жартылай өткізгішті фазалы жүйелердің көбісінде: АIII - ВIII, AIII - BIV және т.б. ... ... ... ... ... ... сызығында жатады, ол сызықтың өзі қосылыс құрамына көп жағдайда ... ... ... ... ... болады (3.13а-сурет). (конгруэнтілік - латынша congruens (congruentis) - өлшемдес, ... ... дәл ... ... - ... ... ... келу. Гомогенді - грекше homogenes - құрам бойынша). Мұндай жүйе ... ... ... эвтектикалық жүйелерге бөлінуі мүмкін, сол себепті қосылыстар бұл жүйелердің компоненттері ретінде кіреді, сәйкесінше қосылыс ординаталары диаграмманы жеке диаграммаларға бөледі: М = q+1, ... М - жеке ... ... q - жүйедегі конгруэнтті еритін қосылыстар ... In-As және Ga-As ... екі, Gr-Si - төрт ... ... яғни ... ... қосылыстар жүйенің компоненттері ретінде кіреді.
Инконгруэнтті еритін қосылыстар (3.13-сурет). Бұл типтің балқуы, мысалы, Ga3Te4 ... ... ... ... ... ... ... яғни қатты фаза екі фазаға - бастапқы қосылыстың құрамының екі жағы бойынша жататын құрамды сұйық және ... ... ... ... ... ... ... температурасы ликвидус сызығынан төмен жатады, қосылыспен байланысқан максимумға ие емес соңғысының нәтижесінде.
-419103680460Инконгруэнтті балқуға жуық жүйеде конгруэнтті балқитын ... ... онда ... ... ... ... аумақтарда GaTe және Ga2Te3 қосылыстар жағдайында Ga-Te (3.13а-сурет) бар максимумдар ... ... ... емес ... жүйе ... ретінде қабылдап қарапайым диаграммаларға бөлуге болмайды. 3.13-сурет. - Берік және бері емес ... бар ... ... ... а - екі ... (GaTe және Ga2Te3) және екі ... емес ... түзетін (Ga3Te4 және Ga2Te5) Ga-Te жүйесі; б, в - Р ≈100 (б) және Р~1 (в) қысым ... Si-С ... ... SiC ... қосылысы түзіледі. Ga-Te жүйесінде 1121, 1057, 1085ºС балқу температураларына сәйкес GaTe, Ga3Te4, Ga2Te3 қосылыстар түзіледі.
Гомогенділіктің кең ... ... ... ... бұл түрі ... және ... ... жүйелерінің (енгізу фазаларының түрлерінің металдық байланыстары, халкогенидтер және т.б.) ... ... ... бұл ... ... екі ... ... дальтонидтер және бертолидтер.
Дальтонидтер - гомогенділіктің кең аумағы бар қосылыстар - ... ... ... гогмогенділік аумағының ішінде болады (3.14 а,б,в-сурет); дальтонидті фазалық диаграммалар үшін ортадағы - ... пен ... ... ... қатынасына жауап беретін құрамның ликвидус және солидус қисықтарында сингулярлық нүктелердің бар болуы. Қосылыстың ... ... ... ... ... мәні ... ...
Бертолидтер қосылыстың формулалық құрамы гомогенділік аумағынан тыс жатуымен сипатталынады (3.14г,д-сурет). Бұл дегеніміз бертолидтік түрдің қосылысы үшін ... ... ... ... формуласына жауап беретін құйма екі фазадан тұрады, ... ... ... ... ... ерітінді болып келеді. Мұндай екі фазалық қоспаның изохоралық-изотермиялық потенциалдарынан төмен. Құрам-қасиет диаграммасындағы гомогенділік аумағына жауап беретін құрамдар шегінде қасиет ... ... - ... ... және ... (г,д) ... түзілетін жүйелер; а,б - АхВу және АkBp қосылыстары дальтонидті ... ... ... в - АmBn ... ... ... - дальтонидті фаза; г - ашық максимумды (ликвидус қисығы) γ фаза бертолидті фаза; д - ... ... ... ... γ фаза - ... фаза. а суретте АхВу қосылысының гомогенділік аумағы,. б - АkBp қосылысының гомогенділік аумақтары боялған.
Гомогенділіктің жіңішке аумағын ... ... ... ... ... кіретін компонентті қатты ерітінділердің жіңішке аумағын түзетін жартылай өткізгіштің көбісі жатады. Аумақ ені оннан (мысалы A2IIIB3VI, In2Те3 қосылыс түрлерінде 59,5 - 60% Те) ... ... (AIIBVI) және ... мың (АIIIВV) атомдық пайыз мөлшері аралығында жатады. Шаманың аздығына қарамастан қосылыстың физикалық ... ... ... зор. ... ... аумағында (А және В қалдықты компоненттері бар) орналасқан қатты ерітінділерді зерттеу, сондықтан маңызды және тәжрибелік қиын тапсырмалардан тұрады.
Маңызды ерекшілігі АIIIВV және AIIBVI ... ... ... ... гомогенділіктің аумағының шегінде қатты ерітінділердің суперпозициясы түзіледі, мысалы азайтудың қатты ерітіндісімен енгізудің қатты ерітіндісі. Екінші ... ... ... ... бұл ... стехиометриялықтан кішкене ерекшеленетін құрамға келеді және қатаң стехиометриялық ... ... алу қиын ... ... ... қосылыстар стехиометриямен араласқан қосылыс деген атауға ие. Алайда стехиометриядан шамалы ... ... ашық ... ... ... ... ... қосылыс ретінде (бірінші жуықтауда) қарастырылады.
§ 7. Қос жартылай өткізгіштік және диэлектрлік фазалар
Жалпы түрде екілік жартылай өткізгіштік қосылыстар жіктелімі жоқ. Ең ... ... ... ... ... бір тобында орналасқан элементтерден түзілген және бірдей ... ... ие ... бір класқа жиналуына негізделінген. Периодтық жүйе топшасында реттік нөмірінің азаюымен орналасқан элементтер А әрпімен белгіленеді, ал реттік нөмірі үлкеюімен ... ... ... В ... ... АIIIBV ... ... белгіленуін периодтық кестеде, топшада олардың орналасуымен шатастырудың қажеті жоқ.
Мысалы, АIIIBV кластың қосылыстары: GaAs. GaP, InSb ... ... III А және V А ... орналасқан және эквиваленттік қатынастағы қосылысқа кіретін элементтерден түзілген.
Апериодтық жүйенің V A және VI A топшасында ... және 2:3 ... ... ... түзілген.
Мұндай жағдайда класс формуласы аталған класқа кіретін қосылыстың жинақтық стехиометриялық формуласы болып табылады.
Екілік ... ... ... ... заңдылықтары. Екілік жартылай өткізгіштік фазаларға екілік жартылай өткізгіштік қосылыстар мен олардың негізіндегі ... ... ... Бұл ... ... ... құрамдасқа ие аралас байланыс. Бұл көбінде ковалентті-ионды-металдық байланыстар. Сирек түрде коваленттік-иондық байланыс.
Иондық ... ... ... фаза ... ... құрылуымен негізделінген. Ол байланыс түзетін атомдардың біреуі байланыс электронына тиесілік ықтималдылығымен сипатталынады: егер бұл ықтималдылық -ге тең ... ... ... ... ... ... ... байланысты түзетін валенттік электрондардың бұлтшасының бұзылу дәрежесімен сипатталынады.
Қарапайым жартылай өткізгіштер жағдайында химиялық байланыстың жинақтық ... ... ... ... ... ... ... жағдайында қосылыстың бір класындағы химиялық байланыстың сапалық сипаты - қосылыстың орташа атомдық нөмірі болып табылады:
(3.54)
мұндағы Сi - i - нші ... ... ...
Zi - i - нші ... ... ... Zор GaAs үшін 32-ге тең: Zср GaAs = (31+33)/ 2 =32; Zср бір ... индий теллуры үшін (In2Te3) Zср In2Te3= (2*49+3*52)/ 5 =50,8.
Қосылыстың кластары шегінде қосылыстың қасиеттері арасында және олардың орташа ... ... ... ... ... ... фазалар гибридті байланыстар: sp, sp2 , sp3, dsp, d2sp3 және т.б. негізінде ... ... ... ... sp б) ... sp3 ... 1200 ... d[2]sp3 д) ... 900 ... - ... ... байланыстардың кеңістіктік коняигурациялары:
а) sp; - диагоналды сызықтық конфигурация, Zk=2;
б) sp[2]; - ... ... ... sp[3]; ... ... ... - ... Zk=6;
д) тригоналды-пирамидалалық, Zk=3
Аралас байланыстың болуы күрделі кристалдық фазалардың түзілуіне алып келеді.
Полинг (1935ж.) бойынша құрылымдардың түзілуінің сипаты. Құрылым қатарын ... үшін ... ... байланыстардың резонансы туралы тұжырымдама келтірді.
Зерттелген жартылай өткізгіштік фазалардың көбісі келесі эмпирикалық заңдылыққа ... ... ... ... ... фазалардың көбінде Музер-Пирсон (канадалық ғалымдар) қатынастары орындалады:
(ne/na) +в =8 ... ne - ... ... ... валенттік электрондар саны (немесе байланыс түзуге қатысатын электрондар саны);
na - ... ... ... IV - VII В ... ... аниондардың, элементтердің атомдар саны;
в - анионның бір атомына кіретін элемент-анионның атомдар арасындағы химиялық байланысының орташа саны; в ... ... ... кристалдық құрылымдары туралы білімді қажет етеді.
> анион (гр. аnа - ... - ... ... ... ... (гр. каtа - ... - оң ... ион.
Музер-Пирсон ережесі орындалатын фаза элементтің-анион атомдарын валенттік бұлшаға 8-ге дейін тиімді орналастырады. Музер-Пирсон ережесі (октет) ережесіне немесе Юм-Розери ... ... ... үшін) ережесіне эквивалентті.
Юм-Розери периодтық жүйенің түрлі тобына ... ... ... ... ... ... мына ережені қанағаттандыратынын ең алғаш көрсеткен:
Zk=8 - N ... Zk - ... ... - ... ... ... топ нөмірі (N - элементтің ... тең).
Zk ... ... ... ... тең. ... кристалдар құрылымы Юм-Розери ережесі мен валенттік электрондардың толқындық функциялар анализінен ... ... ... ... ... ... ковалентті байланыстың бағыттылығы мен қанығушылығында.
Юм-Розери ережесін келесі түрде жазуға болады:
Nв + Zk = 8 ... Nв - ... ... ... саны ... ... бағынатын элементтер үшін ол периодтық жүйенің топ нөмірімен сәйкес);
Zk - ... ... ... ... ... ... валенттік электрондар саны. Юм-Розери ережесінің осылай жазылуы жартылай өткізгіштер ... ... ... ... ... ... ... Музер-Пирсон ережесі бойынша есептердің мысалдары келтірілген.
3.5-кесте. - Музер-Пирсон ережесі бойынша есептердің мысалдары
Қосылыс
Класс
ne
na
в
(ne/na) +в
GaAs
АIIIBV
8
1
0
8
CdTe
АIIBVI
8
1
0
8
Mg2 Si
АIIBIV
8
1
0
8
Ga2Te3
АIIIBVI
24
3
0
8
SiC
АIVBVI
8
2
4
8
2) Екіншілік жартылай ... ... IVА - VIIIА ... ... ... IVА - VIIIА топша элементтерінің жартылай өткізгіштік фазалардың көбісі қалыпты ковалентті ... ... = у (8-в) ... А және В Ах Ву қосылысындағы А және В ... ... ... және В компоненттері қосылысқа Х:У қатынаста кіреді. Мысалы: InSв: АIn = 3; ВSв=5; 1*3=1*(8-5).
4) Элементтердің ... ... ... ∆Х ... ... ... фазаға кіретін) әдетте аз мәнде емес.
∆Х кристалдағы (молекуладағы) атомдардың валенттік электрондарды тарту қабілеттілігін сипаттайды.
∆Х шамасы : ∆Х ~ ... тура ...
∆ = ЕА-В - (ЕА-А + ... ... ЕА-А, ЕА-В, ЕВ-В - А-А, А-В, В-В ... ... ... энергиялары.
∆ шамасы физикалық мағынасы бойынша Ω өзара әсерлесу ... ... ... байланыс энергиясын атомға электрон вольтта келтіретін болсақ, онда:
∆Х = ... ... ∆Х ... ... иондық құраушылар мөлшері өсетінін атап өткен дұрыс.
§ 8. Тепе-теңдік күйден ауытқу. Кристалдану және термиялық өңдеу шарттарын таңдауда фазалық тепе-теңдік ... ... ... - балқу, балқыма; металлургияда (сегрегация) - құймалар таза металға қарағанда біркелкі температурада емес ... ... ... нәтижеснде кристаладанатын құймалардың химиялық құрылымдарының біркелкісіздігі. Алдыңғы қарастырған фазалық ауысулар белгілі температураларда біркелкі болып табылады. Яғни, температуралар өзгеру жылдамдығы аз ... олар әр ... ... барлық атомдық ауысулар химиялық және фазалық құрамдарының өзгеруімен байланысты нақты фазалық тепе-теңдікті диаграммамен ... ... ... ... ... ... ... жүретін атомдық ауысулар температурасын, диффузиялық элементтің табиғатыннан, ортадан, өлшемі мен ... ... ... ... ... жағдайларда тепе-теңдік күйге жету үшін қажет уақыт, әртүрлі болуы мүмкін: секундтан және секундтың бір бөлігінен жүздеген сағатқа дейін ... ... ... ... ... фазалық күйдің аз байқалатыны шығады. Сонымен қатар, мұндай ... ... ... сол және ... да ... ... ... ережесінен.
Мұндай ауысудың ең кең таралған мысалы ликвация болып табылады, ол кристалдану басында қатырылған кристалл көлемінің химиялық құрамы соңғы кезекте кристалданған ... ... ... ... Ликвацияны жою үшін жалғасатын жоғары температуралы қыздыруды қолдану, бірақ ол да тепе-теңдікті - ... ... ... ... ... ... ... ете алмайды. Тағы да басқа кристалданудың әдістерін қолданады, олар арқылы біртекті ... ... ... ... ... құбылысын қатты ерітінділердің құрылуы мысалымен қарастырайық. Ликвация кристалданудың кез ... ... ... фаза ... ... сұйықтан өзгешеленеді. Бұл өзгешіліктің дәрежесі шашырау коэффициентімен сипатталынады: Тепе-теңдік жағдайда: k0 = Ств/Сж.
3.16-суретте k0 < 1 ... ... ... ... r ... С0 ... ... суыту радиусын температуралық кристалдандыру аралығында суытылуын қарастырамыз.Фазалық диаграммамен сәйкес кристалдану басындағы температурада a ... ... ... ... ... Т1 - температура b құрамының кристалдарының, T2 - с құрамының кристалдараның пайда болу ... ... ... Сол ... температура төмендеген сайын В компонентті қоспамен толықтырылған қатты фазаның қабаттары ... ... ... ... ... ... әр температура мағынасына жауап беретін, берілген температура кристалданған қабаттарда ғана емес, бүкіл көлем бойынша бірдей ... ... - ... ... ... жүйе ... ликвидация схемасы.
Бұл шарттар орындалуы үшін қажет:
а) қатты ... ерте және кеш ... ... ... диффузиялық тегістелуі өтуі қажет;
б) дифффузиялық тегістеу сұйық фазада ... ... ... ... ... ... ... сұйық ерітінді қабатының k0 < 1 кезіндегі кристалданудың қадамынан туындаған, ол кезде кристалмен ерітіндіде Сқ < Сс ... ... ... ... k0 < 1 ... кристалдануы таралуының тиімділік коэффициенті (kтиім) таралуының тепе-теңдік коэффициентінен көп. Реалды жағдайларда қатты фазалардағы диффузиялық тегістелу суыту жылдамдығының мәні зор болғаны ... ... ... ... ... ... өтеді. Егер де сұйық фазада құрамның тегістелуі өтеді деп қабылдайтын ... онда ... ... ... құрамы a's' тепе-теңдіксіз солидус сызығынан оң жақта ... - ... ... a's ... ... сипатталынады. Т1 температура кезінде қатты фаза құрамы b' сызығының ... b' және а' ... ... және f нүктесіне сәйкес; Т2 - температурасы кезінде k нүктесіне сәйкес , b' и ... орта мән, және ... ... кристалдану шартында солидус қисығының орны ғана өзгермейді, сонымен қатар ликвидус сызығының орны да ... ... ... ... Т2 тепе-теңсіз солидус температурасында емес, a's сызығында жатқан қатты фазалық орташа құрамы ... ... Тк ... ... ... ... берілген нақты шартындағы әртүрлі құрамның құймасы үшін кристалданудың фактілік ... ... ... болсақ, онда берілген шарттағы тепе-теңсіз солидус деп аталатын ... ... ... a's ... ... ... ... есебінен крисалданудың біту температурасының төмендеуі қатты ерітінділердің үздіксіз қатарын түзетін құймалар ... ... ... соңғы мөлшері екінші В компонентінің құрамына жуық болады.
Тепе-теңсіз ... ... ... ... кристалл қимасы бойынша біртексіз болып табылады. Егер кристалдану жоғары суытумен өтетін болса, яғни кристалданыудың басталуының тепе-теңдікті температурасынан айтарлықтай ... ... ... ... онда кристалданудың фронты біртегіс болмайды, кристалдар дендрит формасында өседі. ... ... ... ... ... қатаятын кристалл аумағына қарағанда аз қоспадан тұрады. Бұл құбылыс ішкі кристалдық немесе дендриттік ликвация деп аталады. Құйманың түрлі химиялық құрамы ... ... ... ... ... ішкі кристалдық ликвацияға жақсы әсер етуге мүмкіндік беретін химиялық тазартуға түрлі әсерлерін шарттандырады (3.17-сурет).
3.17-сурет. - Күйдіруге дейінгі (а) және ... ... (б) ... ... ізі бар құйманың микроқұрылымы
Сұйық фаза құрамының кристалдану процесінде толығымен тегістелінетіні жағдайы айтылды. Алайда практикада бұл ... ... ... ... ... бермейді. Құйма құрамының диффузия есебінен тегістелуі. Бұл процестердің тиімділік дәрежесі құймадағы қоспа диффузиясының жылдамдығына, суыту жылдамдығына және таралу ... ... ... ... ... ... үшін ... орын ауыстыру көмегімен конвекциялық ағындар түзуге болады. Алайда бұл жағдайда да қатты фазалардың беткі қабатына тікелей қосылатын құйма қабатының орын ... ... өте аз, ... ... ... тәсіліне диффузия қосылады.
Жоғарыда аталғандай, құйма құрамын тегістеу тиімділігіне суыту ... әсер ... Оның ... сұйық ерітіндіде тегістеу процесі жойылады. Өте жоғары суыту жылдамдығы кезінде әртүрлі атомдардың ерітіндісіның құймасында қайта ... ... ... Бұл ... қатты ерітідінің кристалданатын құрамы сұйық фаза құрамына тең ... ... ... ... диффузиясыз кристалдану деп аталынады. Мұндай әдіспен құйманы алу ... ... ... ... ... ... ... еритін жүйелердегіден қарағанда лезде болып келеді, эфтектикалық және ... ... бар ... ... ... жағдайларында лездік болып келеді.
Сол себептен, тепе-теңдікті кристалдану жағдайларындағы бір ... ... ... бар ... ... емес кристалдану шартындағы екі фазалық болып шығады. Қолайлы шарттар кезіндегі тепе-теңсіз кристалдану ... ұзақ ... ... күйдірумен алып тасталуы мүмкін (3,17б-сурет).
Метастабильді фазалар. Метастабильді фазалары бар ФТД
Тепе-теңдіктен ауытқудың басқа да маңызды мысалы - метастабильді ... ... ... процесінде пайда болуы. Төменде аталған жағдайлардың бірінде тепе-теңсіз фазалар деп аталады:
а) ... фаза мен ... ... ... ... өту стадиясы
б) қысым, температура мен концентрацияның қатынасы кезіндегі ... өту ... ... тепе-теңдікті диаграммада метастабильді тепе-теңдік боялған сызықтармен бейнеленеді.
Құйманы (ерітінді) елеулі суыту кезінде қарапайым заттар мен екілік құймалардың кристалдануы кезінде метастабильді ... ... бұл ... ... ... температуралық-концентрациялық аумақ әртүрлі ұзындыққа ие. Метастабильді фазаларда изобаралық-изотермиялық ... ... ... ... аз, ... тепе-теңдікті фазаларға қарағанда көп, сондықтан метастабильді фазаның тепе-теңдік фазаға ауысуы метастабильді ұзақ бола алатын белгілі активация энергиясын қажет етеді.
Метастабильді ... ... - ... күйде ауысу кезінде де көп бақыланатын және кең қолданылатын қүбылыс. ... ... ... ... мен оған ... ... фазалар түзілуі қиын, төмен температура кезінде ыдырауы жүретін қаныққан қатты ерітінділердің ... ... ... ... ... электрлік активті қоспа концентрациясы мен оның жалпы (химиялық) концентрациясының (қоспалардың политропиясы) сәйкес келмеуі қоспаның қатысуымен метастабильді фазалар түзілетін қатты ... ... ... ... ... деп ... ... негіздер бар.
Метастабильді фазалар суытудың тепе-теңдік шартында эвтектоидты ауысуға ұшырайтын қатты ерітінділерді лездік суыту кезінде пайда болады. Мұның мысалы ... ... ... ... ... ... ... табылады. Метастабильді күйлердің көбісі құймада пайдалы, ерекше қасиеттерді қанағаттандырады. Материалтану міндеті - осы тепе-теңсіз күйлерді ... және ... ... алуға мүмкіндік беретін принципиалды режимдерді жасау. Осы тапсырманы ... ... ... ... тепе-теңдік диаграммасын білу болып табылады.
Метастабильді фазаларды сипаттау үшін метастабильді диаграмма деп аталатын метастабильді ... ... ... ... диаграммалары қолданылады. Метастабильділік пен метастабильді химиялық мұндай диаграммаларда үзік сызықтармен ... ... ... ... ... ... ... дискуссиялық болып табылады. 3.17-суретте Со-С және Ni-С жүйелерінің фазалық тепе-теңдік диаграммасы мен осы жүйелердің метастабильді диаграммалары келтірілген.
Метастабильділік шамасы метастабильді ... мен ... ... ... энергиялары арасындағы айырмамен анықталынады. Суытудың үлкен жылдамдығы кезінде (102 - 1010) К/с қайта суытылған құймадан ... ... ... ... ... қана емес, сондай-ақ аморфтық күйдегі (фазада жақын реттілік бар және ... ... алыс ... жоқ ... ... ... фазаларды алуға болады. Аморфты күйдегі құймаларды сұйық фазалардан кристалдану кезінде де алуға болады. Ковалентті байланыс типі бар аморфты ... алу үшін ... ... ... ... ... ... аз суыту жылдамдығын қажет етеді.
3.17-сурет. - Метастабильді диаграммалар (тұтас сызықтар - стабильді, үзік ... - ... ...
а - эвтектикалық түр диаграммасындағы мүмкін метастабильді тепе-теңдік;
б - перитектитикалық түр бар диаграммадағы мүмкін метастабильді тепе-теңдік;
в - Со-С ... ... ...
г - Ni-C жүйесінің метастабильді диаграммасы.
Фазалық тепе-теңдік диаграммасын білу сұйық фазалар құрамын және кристалданудың температуралық шартын ... ... де ... Бұл ... ... ... алу ... маңызды. Мұны Чохральский әдісі бойынша яұйық фазадан монокристалдырды созумен алу мысалнда қарасытыруға болады. Ликвидустың температурасынан ∆T ... ... ... ... ... ... ... жанасатын кристал - затравкасында кристалдану өтеді. Бұл салқындату ... ... ... ... ... Қатты фазаның жаңа қабаттарының кристалдану өлшемі бойынша затравкада кристалл сұйық фазадан тартылады. Кристалданатын қатты фазалар құрамы тарту ... ... ... шарт жалғасатын фазалық тепе-теңдік диаграммасынан анықталынады (кристалдану жылдамдығы аз, қатты және сұйық фазада диффузия процестері кең дамыған, ∆Т-->0).
Конгруэнтті балқитын ... ... GaTe және Ga2Te3 ... ... сол құрамның, қосылыс құрамының сұйық фазасынан алуға ... ... ... ... ... бар ... кристалдануынан алуға да болады: мысалы, GaTe қосылысы - 1100 және 1019К ... кез ... ... Х1 ... ... ... ... қосылыс гомогенділіктің анықталған аумаққа ие болатын болса, онда созылатын кристалл стехиометриялық құрамға ие болмайды, кристалдану температурасына тепе-тең осы ... ... ... ... ... ... ... табылады.
Инконгруэнті балқитын қосылыстарды сол құрамның сұйық фазасынан алуға болмайды. 3.13-суреттен көрініп ... ... ... ... суыту кезінде Ga2Te3 құрамына жауап беретін сұйық фазадан GaTe3 емес, Ga2Te3 құрамының қатты ... ... ... ... ... ... ... конгруэнтті балқитын GaTe3 қосылысы бөлінуі үшін сұйық фазаның ... Х2 - Х3 ... ... ... ... ал аталған кристалданудың Т3 (~760 К) және Т4 (709 К) аралықтағы температурада өткізу ... ... ... ... ... ... кристалдануы ерітіндіден кристалдану деп аталады.
Қатты фазада кристалданатын құрам бойынша жауап ... ... ... бұл ... ... құймадан кристалдану деп аталады. және ұғымдары нақтылауды қажет етеді. Құрамы негізгі компонент бойынша қарапайым зат немесе олардың анықталу ... ... ... ... және (1 - 2) % (ат.) ... аспайтын фондық қоспа мен легирлеуші қоспалар құрамына жауап беретін сұйық фазаны құйма деп ... ... ... ... ... ... фаза ... сондай-ақ (1 - 2) % (ат.) мөлшерден асатын фондық қоспалар мен легирлеуші қоспалар құрамның сондай сұйық ... ... ... ... ... ... ерітінді деп түсіну керек.
§ 9. Р - Т және Р - Т - Х ... ... ... және аса ... ... (бір және 10 ... қолдану атмосфералық қысым берілген жүйеде жоқ фазалық диаграмма түрінің өзгеруіне, фазалық ауысу температурасының ... ... жаңа ... ... ... алып келеді. Бұнымен Р - Т - Х координатасында ... Р - ... ... тұрғандықтан фазалық тепе-теңдік диаграммаларын зерттеу маңыздылығы байланысқан.
Негізгі заңдылық қысымның артуы меншікті ... ... ... ... ... мен ... жоғары фазалардың бар болу аумақтарының құрам және температура бойынша кеңеюімен қорытындыланады.
Құрамында ұшатын ... бар ... ... әртүрлі жартылай өткізгіштік қосылыстар мен қатты ерітінділердің жартылай өткізгіштердің электроникадағы ... ... ... р - Т - Х ... тұрғызылған, мұндағы р - ұшқыш компоненттің жұбының немесе оның ... ... ... диаграммаларды зерттеу қызығушылық тудыруда.
Диссоциация қысымы төмен және компоненттің ... ең ... ... ... ... балқу температурасы төмен темпертураға ие компонеттер жүйесінде газды фазаларды елемеуге болады. Бұл жүйелердің фазалық диаграммалары қайнау ... ... ... ... ... таза компоненттердің қайнау температурасынан төмен темпертатуралар аралықтарындағы эвтектикалық фазалық диаграма келтірілген.
Егер де қандай да компоненттің диссоциация қысымы үлкен ... онда ... фаза ... ... ... жүйедегі фазалық тепе-теңдік зерттелінетін температураның барлық аралығындағы фаза құрамын ескеру қажет. ... - ... ... бар және ... ... қысымы аз жүйелердің фазалық диаграммасы.
Диссоциация қысымы аз жүйелер үшін фазалық диаграммаларын ... білу ... Р - ... ... ... ауысуға әсер ететін Р - сыртқы қысым мен оңай ұшатын компонент жұптарының қысымы ... ... ... - р; р - ары ... рдис деп ... ... Бұл ... диаграммалардың ең басты ерекшелігі - ... фаза ... ... ... ... ... ... - Т координатасында тұрғызылған фазалық диаграммалар.
Р - Т ... ... бір ... ... диаграммалары Р - Т кеңістігіндегі G - Т - Р (G - ... ... ... ... ... проекциясы (3.19-сурет). G - Т - Р диаграммалары фазалық тепе-теңдік шартындағы компоненттерді ... ... ... ... ... фазаның изобара-изотермия потенциалдарының теңдігі - бір компонентті жүйелер шартында оған пара-пар).
Р - Т диаграммасы ... ... тек ... ... ... негізделінген бір компонентті жүйелердің фазалық диаграммасы.
Р - Т - 3.19б,в-суретте схема ... ... ... ... полиморфты ауысуға ұшырамайтын заттар диаграммалары. Қатты, сұйық және бутәрізді күйлерге сәйкес фазалық аумақтар моновариантты екі фазалық ... ... ... ОА - ... ... АС - ... ... АВ - булану (қайнау) қисығы, олар мына тепе-теңдікте ... ... = Gс ... Gс = ... μб, μқ = μс және μс = ... - Бір ... ... фазалық диаграммалары:
а - G - T - P координатасында тұрғызылған диаграмма; жеке фазалардың изобаралық-изотермиялық ... G ... ... осы беткі қабаттарының екеуінің қиылысу сызығы моновариантты, ал үш кеңістіктің қиылысу нүктесі - фазалардың нонвариантты тепе-теңдігін көрсетеді; б, в - Р - Т ... ... ... осы ... ... фаза ... көлемнің артуымен (б) және азаюымен (в) ... ... ... және үш ... тепе-теңдікке сәйкес.
Тапсырма. А нүктесінің еркіндік дәрежесінің санын анықта, 3.19-сурет.
3.19б,в-суреттегі диаграммалар АС балқу ... ... ... ... екі ... ... өз кезегінде берілген түрдің фазалық ауысу кезіндегі меншікті көлемнің өзгеруі белгісімен ... ... ... ... ... артуы егер ол меншікті көлемнің артуымен аяқталса, онда фазалық ауысу температурасын арттырады. Егер меншікті көлем фазалық ауысу ... ... онда осы ... ... ... > 0 және dT/dP > 0 ... фазалық ауысу сызығы оңға, ал dV/dT < 0 және dТ/dP < 0 кезінде солға иілген болады.
Булану мен ... ... ... ... артуымен аяқталатындықтан, ОА және АВ қисықтары әрдайым оңға иіледі.
Меншікті көлем, сәйкесінше тығыздықтың балқу ... ... ... ... ... емес. Егер де металды балқыту кезінде ∆V әрдайым оң ... ... онда ... ... балқыту кезінде ∆V өзгеру мәні химиялық байланыс сипатының өзгеруміен сұйық күйге не өтуімен не ... ... ... ... ... ... ... күйден сұйық күйге өтудің екі жағдайы боуы мүмкін:
* жартылай өткізгіш --> жартылай өткізгіш,
* жартылай өткізгіш --> металл.
Бірінші ... ... ... ... Bi2Te3, Cu2S ... АIIВVI (мысалы CdTe) сияқты затар үшін ∆V > 0, ал ... ... ... мен ... ... АIIIВV қосылыс түрлері үшін ∆V < 0 (3.20-сурет).
3.20-сурет - Жартылай өткізгіш заттарды балқыту кезіндегі тығыздықтың өзгеруі: а - ... ... ... р2 - ... ... - ... (балқыту кезінде ковалентті sр3 - гибридті байланысы бұзылады).
Жартылай өткізгішті балқыту кезінде ... ... ... ... ... тән ... немесе сфалериттің торларындағы атомдар компакті емес жиыны металдық заттарға тән үлкен координациялық саны бар өте ... ... ... ... ... ... ... балқу температурасын арттырады және жартылай өткізгіштердікін төмендетеді.
Р - Т - қатты ... ... ... ... ... ... Р - Т диаграммасы қатты күйде полиморфтық күйге ... көп SiO2 үшін ... ... ... ... - ... ... кремний, көміртектің Р - Т диаграммалары көрсетілген. 1010 Па-дан жоғары қысымды қолдану осы температура кезінде К = 4 ... саны бар ... ... торы өте жоғары координациялық саны бар К = 6 торға өтеді, ал коваленттік байланыс металдық байланысқа ... - ... ... ұшырайтын біркомпонентті жүйелердің Р - Т диаграммалары:
а - SiO2; б - Ge; в - Si; г - ... ... ... ... ... қатарына практика жүзінде қайтымсыз процестер ұшырайды. Заттары жоғары қысымға бірқалыпты итере ... ... осы ... үшін ... ... қалыпты шарттар кезінде алуға болады.
Р - Т - X ... ... ... диаграммалар.
3.22а-суретте екілік жүйенің гипотикалық Р - Т - X - ... ... ... ... фазалық ауысудың тек температурасын ғана емес, сол фазалық диаграмманың өзін өзгеруіне алып келеді. Қатты ... ... ... диаграмма төмен температура кезінде және α қатты күйдегі шексіз еритін диаграмма төмен ... ... ... ... ... ... ... өтеді. Мұндай ауысу α қатты ерітіндінің бастапқы көлемі бастапқы ... ... ... α1 + α2 ... ... көлемнен көп болатын жағдайға сәйке келуі тиіс.
--------------------------------------------------------------------------------
1 Мысалға көміртекті тетрагоналды өзгерген торы бар темірдегі мартенсит деп ... ... ... ... болады. Мартенситтің екі фазаға к.о.к. торлы темірдегі көміртектің аз концентрациясының қатты ерітіндісі мен Fe3C ... ... ... ... - ... ... аяқталады.
3.22-сурет - Оңай ұшатын компоненттері бар (фосфор) GaP химиялық ... ... ... ... түзілуі жоқ (а) және түзілуі бар жүйелердің (б) Р - Т - Х - ... ... GaP ... ... ... ... Ga-P ... диаграммасы көрсетілген. Қысымға бұл қосылыстың тәуелділігіне байланысты конгруэнтті немесе инконгруэнтті балқуы мүмкін. Сәйкесінше Т - X ... ... түрі ... ... ... Р - Т - Х - ... қимасында өзгереді.
Келтірілген мысалды әртүрлі типтерінің диаграммалары арасында лездік шегара және берілген компоненттердің жүйелерінің диаграммаларының сыртқы шарттарға тәуелділігі бір ... ... ... өте алады.
3.22-суреттегі суретке ұқсас көлемдік Р - Т - Х - ... өте ... ... ... Р - Т - Х үш ... ... фазалық ауысулар Р - Т, Т - X және Р - X кеңістікте ... ... ... ... ... ... ... қысымның тұрақты мәндері кезіндегі әртүрлі қиылысулар қолданылады (Р - X және Т - X ... ... ... ... ... ... ... (3.23- және 3.24-суреттер). Олардың анализі кезінде 3.23-суреттегі жүйе үшін диссоциация қысымы аз және Р- ... ... ал ... In - As ... ... ... ... үлкен және бұл жағдайда P = pдисAs, мұндағы pдисAs - In - Asжүйесіндегі ... ... ... ... шартындағы тепе-теңдік (жалпы жағдайда тепе-теңдікке кіретін барлық фазалардың pдисAs қаралуы керек).
Қысымның фазалық күйге әсерін жалпы заңдылығы ... ... ... кезінде газдық фаза стабильді, конденсирленген фазалар жоқ, сәйкесінше, осы қысым кезінде газды және конденсирленген фазалардың бар болу аумақтарын бөлетін шегара ... Екі ... ... ... бір ... ... шектейтін беткі қабаттар жауап береді:
3.23-сурет - Эвтектикалық жарылыстық ерігіштігі бар екі ... ... Рдис - Т - Х - ... ...
а - Т - X ... - Р - X ... - Р - Т ... проекциясы.
Сызықтардағы белгілер берілген шарттағы тепе-теңдік фазаларды білдіреді. 1 және 2 ... таза А және В ... үш ... ... сәйкес келеді.
3.24-сурет - In - As жүйелерінің Рдис - Т - Х-диаграммасының а - Т - X ... б - Р - X ... в - Р - Т ... проекциясы.
Проекциядағы нүктелер фазалар арасындағы тепе-теңдікке сәйкес келеді:
2 - Asқ+Asс+Asб; 4 - ... InAs+As; 6 - ... 7 - ... С' и С" - ... пен ... қалдықты (стехиометриялық құрамға қарсы) сұйық ерітіндісінің құрамдары.
Р - Т-проекциядағы үш фазаның тепе-теңдігіне үш фазалық тепе-теңдік сызықтары қиылысатын ... ... Р - Т - ... ... төрт ... тепе-теңдік сызықтары сәйкес келеді.
Р - Т - проекцияларына таза компоненттің екі фазалық сызықтары мен үштік ... де ... ... қара). Жоғарыда аталғандай, құрамына оңай ұщатын компоненттер кіретін құрам жартылай өткізгіштер бар жүйелер үшін Рдис - Т - ... ... зор, ... AIIIBV ... ... мен ... АIIВVI (CdS, HgTe) ... түріне теллур аниондары ие емес, сондай-ақ сынап және кадмий катиондары ... ... да ... ... жартылай өткізгіштердің бәрі көп немесе аз гомогенділіктің ұзартылған аумағына ие, яғни өзінде қандай да аса стехиометриялық құрамды немесе ... - ... ... ... ... кез ... ... электр физикалық қасиеттерге әсер етеді. Сондықтан берілген қасиеттермен кристалдарды стабильді алу үшін ... ... ... ... ... алу қажет. Сәйкес жүйенің Рдис - Т - Х-диаграммасы белгісіз болса, онда соңғы тапсырма шешусіз қалады. Бұл бір компоненттің ұшқыштығы ... ... - ... және ... ... да бір ... диссоциация қысымының жоғары болуына тәуелді) және басқа компоненттің шығынына алып келеді. Вакансиялардың қосылу қатарында электр ... ... әсер ете ... ... және донорлы аумақтар түзеді. Деңгейлердің саны мен орны элемент ... орын ... ... ... ... және т.б. тәуелді.
А және В позициясында вакансиялардың туындау энергиясы брдей болмайды, сондықтан анионды және катионды вакансиялар ... да ... ... ... ... стехиометриялық құраммен салыстырғанда симметриялы емес болып шығады. Сәйкесінше, мұндай ... үшін ... ... максимумы стехиометриялық құрамның құймасына сәйкес келмейді, яғни ... ... ... ... құрамын өзгеруінің компоненттер көмегімен алдын алуға болады, егер температурасы ... ... ... тең ... ... сыртқы қысымы кезіндегі құйма немесе ерітіндіден оны өсірсек. Бұл шарт Рдис - Т - ... ... де ... ... мен ... Металдар мен жартылай өткізгіштердің қандай сипаттамасы меншікті электр кедергісінің температуралық тәуелділік түрін анықтайды?
2. ... ... және ... ... ... ... ... және т.б.) сәулеленудің әсерінің интенсивтілігіне тәуелділігі сызықты еместігі неден туындайды?
3. Химиялық байланыстың түрлері қатты ... ... ... электрлік, акустикалық және т.б.) қалай әсер етеді?
4. Вольфрам неліктен ферромагнетик емес?
5. Кремний неліктен конструкциялық материал ретінде қолданылмайды?
6. Кремний және ... ... ... ... ... ... ... қатты ерітінді құрамының кристалдық торының компактілік коэффициентін және қатты ерітіндінің тыйым салынған аумағын анықта.
7. Меншікті электр кедергісі 10[5] ... ал ... ... 1400 ... ... ... 300К ... n-типті кремнийдің монокристалындағы валенттік электрондардың концентрациясын және өткізгіш ... ... ...
8. ... кристалындағы байланыс энергиясын килоджоуль/атом бойынша тап.
9. Алмазтәрізді фазалар секілді кремнийдің жетілген монокристалдарын өсіру үшін Чохральский әдісі секілді кристаллизацияның ... ... ... ... вольфрамның, кремнийдің, германий және теллурдың балқу энтропиясын ... ... және ... ... ... ... ... байланыстардың өзгеру сипатымен алынған мәндерді салыстырыңдар.
11. 50% (ат.) Ge және 50% (ат.) ... ... ... ... ... ... Екі жағдайда: () және жақын реттіліктің жоқ кезінде ().
12. ... екі ... ... бар ... ... ... АВ байланысы түзілетін А - В жүйесінің екі ... ... ... Р - Т - ... салыңдар. АВ байланысы мен В компоненті жоғары қаныққан буға ие. Р - Т - ... ... үш ... ... ...
13. ... қосылыстарының жылжымалы стехиометриялы қосылыстарын ата. 14. Неліктен n-типті SnTe қосылысын үшінші компонентті легирлеусіз алуға ... ... ... жауа ... ... PbS және SiC ... ... алуға бола ма?
16. GаАs қосылысының тыйым салынған аумағы AlSb ... ... ... ... ... ... GаАs және ... екі қосылыстың қайсысы радияцияға тұрақтылығы жоғары?
18. А[III]В[V] және А[II]В[VI] ... ... ... ... ... салынған аумақатырының ені 2 эВ-тен жоғары болады?
19. Термоэлектрлік материал ретінде таза ... ... ал оның ... қатты ерітіндісі мақсатты қолданылады?
20. Аморфты және шынытәрізді заттардың қыздыру кезіндегі сипаттамаларының ерекшліктері неде?
21. Аморфтық заттардың құрылымдық сипаттамаларының металдық және ... ... ... ... Сфалериттер құрылымында кристалданатын CuInSi2As4 және CuGaGe2As4 қосылыстары Музер-Пирсонның заңына бағына ма?
23. Кристаллизация, ... ... және кері ... ... ... ... ұқсастықтар мен айырмашылықтар қандай?
24. Қалай және неліктен қатты күйге ауысу және сұйық фазадан кристалдану жағдайларында жаңа ... ... ... түзілу жұмыстары ерекшеленеді?
25. Берілген заттың бөлшектеріндегі (тамшысындағы) кеңістіктегі қаныққан бу ... оның ... ... ... оның ... тәуелді ме?
26. Кремний, германий, мыстардың поликристалдық кесектерінің микроқұрылымдарының санының ұқсастықтары көптігі, ал алюминий микроқұрылымында мүлдем жоқтығы немен түсіндіріледі?
27. Фазалардың негізгі ... ... ... күйде түзілуі мүмкін?
28. Жүйенің тепе-теңдік күйі. Равновесное состояние системы. Гетеро - және гомогенді жүйелер.
29. Фаза. ... ... ... ... түрлері. Жүйе компоненттері (компоненттер саны).
31.Термодинамикалық потенциалдар. Фазалық ... ... ... I-ші және II-ші ... фазалық ауысулар.
33. Фазалардың гетерогенді тепе-теңдік шарттары.
34. Гиббстің фазалар ережесі.
35. Екілік жүйенің фазалық диаграммасын тұрғызу кезіндегі негізгі болжамдар.
36. ... ... ... ... Екі ... ... (қатты және сұйық) жағдайында араласудың изобаралық-изотермиялық потенциалы.
38.Шексіз еритін екілік жүйенің фазалық тепе-теңдігінің Т - Х диаграммасы.
39. ... ... ьар ... ... ... Термолинамикалық потенциалды өлшеу туралы мәлімет бойынша шексіз еритін фазалық диаграмманы тұрғызу.
41. Шексіз ерігіштен шекті ... өту. ... ... екі компонентті жүйелердің Т - Х тепе-теңдік диаграммалары.
43. Эвтектикалық айналулары бар фазалық ... ... ... ... бар фазалық тепе-теңдік диаграммалары
45. Перитектикалық айналулары бар фазалық тепе-теңдік диаграммалары.
46. Перитектоидты айналулары бар фазалық тепе-теңдік диаграммалары.
47. Химиялық ... бар ... ... ...
48. Крмпрненттердің әртүрлі химиялық байланыстары бар эвтектикасы бар ... ... ...
49. Ликвация.
50. Дендриттер.
51. Бертоллидтер.
52. Дальтонидтар.
53. Қысымның фазалық күйге әсер етуінің жалпы заңдылығы.
54. ... ... ... ... өтетін заттардың Р - Т диаграммалары.
55. Монокристалдарды өсіру әдістері. ...
1. ... В.М., ... Л.М. ... ... и ... превращения. М.: Металлургия, 1981, - 336 ... ... К.Д. ... ... - ... Наукова думка. 1984 - 264 с.
3. ... ... под ред. Кана Р. Т 1-3. М. Мир ... ... Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и металловедение. - М., МИССиС, 2003. - 480 ... ... Г.С., ... А.Г. ... по физике твердого тела. Изд-во Московского университета. 1988. - 231 с.
6. Лившиц Б.Г., Краношин В.С., ... Я.Л. ... ... ... и сплавов. М.Металлургия, 1980, - 320 с.
7. Харрисон У. Электронная структура и свойства твердых тел. Т. 1,2 М. Мир, 1983 т.1. - 379, т.2. - 332 ... ... А.А., ... Л.А. Физическая химия. М.: Металлургиздат, 1963, - 676 ... ... и ... ... / Г.П. ... М.Г. ... В.М. Матюнин и др. - М.:Высш.шк., ... ... ... Москва, Омега-Л. 2006
11. Кабанова Т.А. Электрофизические свойства твердых ... ... - М.: ... 1999. - 40 ... ... В.В., Синицина Л.С., Физика полупроводников и металлов. М.: Металлургия, 1982, - 434 ... ... Ч. ... в физику твердого тела. М.Наука, 1978, - 791с.
14. ... А.А. ... в ... ... твердого тела. М., Химия, 1974, - 237 с.
15. ... А.М. ... ... двойных и тройных систем. М. металлургия. 1990. - 239 с.
16. Петров Д.А. Двойные и ... ... М. ... 1982, - 168 с.
17. Уманский Я.С., Скаков Ю.А. Физика металлов. - М. ... 1978, - 352 ... ... Ю.М., ... В.Ф. ... ... и диэлектрических материалов. М.ВШ, 1983. - 271 с.
19. ... Ю.С. ... ... - М., ... ... Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение - М.: Машиностроение, 1990. - 528 ... ... О.С. ... ... ... - М., ... Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века. М.: Техносфера, 2003. - 335 с.
23. ... В.В. ... ... материалы. М.: МИЭМ, 2003. - 55 с.
ҚОСЫМША.
КЕЙБІР ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШ ... ... ... ... ... - Аu ... ... Ag - Cu ... ... ... ...
3-сурет ... - Au Cu - Fu ... ... Al - Si ...
диаграммасы ... ... ... - O ... ... Al - Se ... ... ... ... - C ... ... Ag - Cr ... ... ... ... ... ... - C ... ... Zn - Cr ... ... ... ... ... - Sc ... ... Zn - Cr ... ... ... ... - Cr ... ... B - C ... фазалық
диаграммасы ... ... - Sc ... ... Ag - Ca ... ... ... ... - C ... ... Hf - C жүйесінің ... ... ... ... - Cr жүйесінің фазалық Cu - As ... ... ... ... ... - Ge ... ... Fe - As ... ... ... ... - Au ... ... Ni - As ... ... ... ... - Se ... ... Cu - Nb ... ... ... ... ... - Sc ... ... Cu - Se ... ... ...

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 141 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 1 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Тауарлы-материалдық қорлардың сипаттамасы мен есеп саясаты24 бет
«Педагогикалық мамандыққа кіріспе» дәрістер жинағы23 бет
Абайтануға кіріспе13 бет
Ауқымды компьютерлік желілерге кіріспе5 бет
Ерітінділер теориясы пәніне кіріспе12 бет
Жасанды интеллект жүйесіне кіріспе17 бет
Жиындар теориясына кіріспе30 бет
Информатика пәніне кіріспе. ЭЕМ жұмысының математикалық негіздері.11 бет
Кибернетика. Жасанды интеллект жүйесіне кіріспе23 бет
Макроэкономикаға кіріспе.Макроэкономиканың пәні және әдістемесі200 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь