Способ определения коэффициента диффузии в твердом материале

Способ определения коэффициента диффузии в твердом материале

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к физическому металловедению, в частности к определению параметров диффузии в тонких слоях по данным гравиметрического контроля при диффузионном отжиге . Целью изобретения является повышение точности путем исключения ошибок , вносимых подложкой, и повышение экспрессности путем сокращения времени отжига..Формируют многослойньй образец нанесением слоя диффузанта на подложку из исследуемого материала .и слоя исследуемого материала на слой диффузанта. Затем отжигают образец в вакууме, измеряют изменение веса образца, вызванное отжигом, и рассчитывают коэффициент диффузии по, измеренной величине, при этом толщина подложки равна толщине сло1я исследуемого материала. 1 табл. i (Л С :о ел :G

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5))4С 01 N 13 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3952414/24-25 (22) 12. 09. 85 (46) 15. 12. 87. Бюл. и 46 (75) А.И.Костржицкий (53) 539.219.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)(754264, кл. G 01 N 13/00, 1978.

Ройх И.Л., Федосов С.Н. и Костржицкий А.И. Металлы. Известия АН

СССР, 1975, У 4, с, 70-71. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ДИФФУЗИИ В ТВЕРДОМ МАТЕРИАЛЕ. (57) Изобретение относится к физичесб кому металловедению, в частности к определению параметров диффузии в тонких слоях по данным гравиметрического контроля при диффузионном отжиге. Целью изобретения является повышение точности путем исключения ошибок, вносимых подложкой, и повышение экспрессности путем сокращения времени отжига. Формируют многослойный образец нанесением слоя диффуэанта на подложку иэ исследуемого материала и слоя исследуемого материала на слой диффузанта. Затем отжигают образец в вакууме, измеряют изменение веса образца, вызванное отжигом, и рассчитывают коэффициент диффузии по, измеренной величине, при этом толщина подложки равна толщине слбя исследуемого материала. 1 табл. 1359721

m, мг S, см h, мкм D 10, cM /с. г

Время отжига, ч

2,90

2,94

67,0

4,9

5,0

5,1

47,7

47,9

48,0

318

144 .820

4,5

2,0

0,5

; 410

47,6

65,8

5,0

160

410

0,1

Изобретение относится к контроль-, но-измерительной технике, а именно к способам определения коэффициента ,циффузии примесей в тонких твердотельных пленках, и может быть использовано в металловедении, микроэлектронике и т.д.

Целью изобретения является повышение точности путем исключения оши- 10 бок, вносимых подложкой, и повышение экспрессности путем сокращения времени отжига, Пример. На поверхность стекла наносили пленку меди в режиме, обес- 15 печивающем ее свободное отделение от основы после извлечения образца из камеры. Затем на поверхность пленки меди наносили слой диффузанта— цинка толщиной порядка 100 мкм. За- 2р тем снова наносили слой меди. Толщины пленок меди, осажденной предварительно на стекло и на поверхность слоя цинка, быпи одинаковыми и равными 5 мкм. В ходе опытов по получению 25

1 трехслойных композиций медь — цинк— медь геометрию испарения подбирали таким образом, чтобы неравномерность распределения толщины слоев металларастворителя (в данном случае меди) ЗО была не хуже 0,5Х на поверхности,прямоугольной подложки 4 6 см .

Приготовленный таким образом трехслойный образец медь — цинк †ме извлекали из камеры, взвешивали, края завальцовывали для предотвращения испарения цинка с боковых направлений. Измеряли площадь образца, образец помещали в камеру, содержащую специальный нагреватель для проведе- 40 ния диффузионного отжига при заданной температуре, камеру откачивали до давления порядка 5 ° 10 мм рт.ст., и проводили диффузионный отжиг трехслойного образца в вакууме. В процессе отжига постоянно контроливали температуру отжига, а также его продолжительность. После окончания процесса образец извлекали из камеры, визуально осматривали с целью определения корректности проведения процесса. В тех случаях, когда нарушалась вальцовка краев образца, данные в расчеты не принимались.

Затем определяли убыль веса образца после отжига и рассчитывали коэффициент диффузии D цинка в меди по формулеD = 1i/(C — C,) ° S, где Q m - убыль, массы образцов;

S — площадь о бра з ца, см, h — толщина слоя металла-растворителя, см;

С вЂ” С вЂ” разность концентраций дифг. ( фузанта на внутренней и на внешней границах слоя металла-растворителя, г/ М3

à — время отжига, с.

В конкретных опытах значение С вЂ”

С< соответствует 7,1 г/см .

В таблице приведены данные измере-. ний и расчета при различных температурах и временах отжига.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента диффузии в твердом материале, заключающийся в формировании многослойного образца нанесением слоя диффузанта на подложку с последующим нанесением слоя исследуемого материала на слой диффуэанта, отжиге образца в вакууме, измерении изменения массы образца, вызванного отжигом, и расчете коэффициента диффузии по измеренной величине, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппе- . ния точности путем исключения ошибок, вносимых подложкой, и повьппения экспрессности путем сокращения времени отжига, диффузант наносят на подложку из исследуемого материала, толщиной, равной толщине слоя исследуемого материала.