Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками

Модифицирование и легирование поверхности с применением ионных, электронных или лазерных пучков является одной из наиболее перспективных областей материаловедения
...
С научной точки зрения представляет интерес изучение микроструктуры и физических свойств материалов при различных способах подвода энергии к поверхности
...
Мы благодарны также Джиму Майеру за организацию семинара авторов отдельных глав в Корнелле, а также Яну Баббу за безукоризненную работу по переработке некоторых рукописей
...
Модифицирование и легирование поверхности с применением ионных, электронных или лазерных пучков является одной из наиболее перспективных областей материаловедения
...
Скорости нагрева и охлаждения при использовании импульсных лазеров достаточно высоки для образования новых метастабильных сплавов, что позволяет говорить о появлении нового способа осуществления быстрого роста кристаллов
...
Коррозия вызывает также преждевременный катастрофический выход из строя и неприемлемо короткий допустимый срок хранения новых, неиспользованных подшипников
...
Вашингтоне провела исследования, которые показали, что ионная имплантация значительно увеличивает коррозионную стойкость подшипниковых сплавов как в лабораторных условиях, так и в условиях, приближенных к реальным
...
Поверхностный нагрев Лазерные, электронные и даже ионные пучки могут обеспечить столь быстрый нагрев поверхностных слоев, что объемная температура практически не изменяется
...
Пучки частиц обеспечивают более эффективное выделение энергии, что является следствием фундаментальных физических процессов их рассеяния и механизмов потери энергии пучков
...
в условиях печного отжига температурные градиенты близки к щлю и скорость роста определяется температурной зависимостью вероятности разрыва связей и атомной конфигурацией границы раздела
...
Скорость межфазной границы является экспоненциальной функцией температуры, поэтому на рассматриваемом графике представлены результаты экстраполяции в область тювышенных температур
...
При оплавлении кремния наблюдается резкий скачок скорости кристаллизации, связанный с высокой подвижностью атомов в жидкости, а также с существованием очень высоких градиентов температуры при Рис
...
Еще в первых экспериментах с импульсными лазерами была обнаружена удивительная возможность легирования с концентрациями, значительно превосходящими предел растворимости в твердой фазе, делающая этот метод обработки уникальным
...
Вероятность захвата атомов зависит от скорости и ориентации, а изучение этого явления позволяет значительно расширить представления о растворимости и скорости роста кристаллов, основанные на анализе процессов, близких к равновесным
...
Благодаря явлению концентрационного переохлаждения при определенных скоростях н концентрациях примесных атомов граница раздела становится нестабильной и происходит объединение примесных атомов в ячеистые цепочки, в гл
...
Более того, обнаружено, что в каждой фазе эпитаксиальный рост металлов, благодаря действию термических напряжений, приводит к образованию несовершенной кристаллической структуры, а это совершенно непохоже на перекристаллизацию кремния
...
Напыленные пленки подвергаются интенсивному перемешиванию благодаря появлению радиационных дефектов строения и стимулированной ионным пучком подвижности атомов
...
Такая ситуация коренным образом отличается от рассматривавшихся ранее схем, в которых энергия передается атомам кристаллической решетки в равновесных условиях
...
Такая ситуация коренным образом отличается от рассматривавшихся ранее схем, в которых энергия передается атомам кристаллической решетки в равновесных условиях
...
Распыление и массоперенос В тех случаях, когда падающая частица теряет энергию, близкую к поверхностной энергии твердого тела, поверхностные атомы могут распыляться
...
При облучении монокристаллов или отдельных зерен поликристаллического материала они обладают весьма однородным строением как в смысле формы, так и в смысле расстояния между отдельными элементами рельефа
...
Распыление и массоперенос В тех случаях, когда падающая частица теряет энергию, близкую к поверхностной энергии твердого тела, поверхностные атомы могут распыляться
...
Этот метод введения примесей во время имплантации является надежным средством получения поверхностных конусов, а их плотность в определенной степени может контролироваться интенсивностью источника примесей и температурой мишени
...
Однако чаще всего топография поверхности монокристалла представляет собой набор фасеток и гребешков, расположение которых определяется подповерхностной сеткой дислокаций
...
Этот метод введения примесей во время имплантации является надежным средством получения поверхностных конусов, а их плотность в определенной степени может контролироваться интенсивностью источника примесей и температурой мишени
...
Однако чаще всего топография поверхности монокристалла представляет собой набор фасеток и гребешков, расположение которых определяется подповерхностной сеткой дислокаций
...
Область применения и направления будущих исследований Область возможных применений и перспективы дальнейшего развития рассмотренных технологических процессов обработки поверхностей практически безграничны
...
Тем не менее, в качестве примера можно привести работы по созданию избирательных поглотителей света, действие которых основано на изменении отражательной способности поверхности
...
Еще один актуальный вопрос изменения структуры поверхностей связан с созданием стойких к радиационной эрозии покрытий первой стенки термоядерных реакторов
...
В настоящее время растет интерес к применению этого метода в других областях, таких, как металлургия, поскольку с его помощью можно формировать новые фазы или новые структуры металлов и сплавов
...
С фундаментальной точки зрения необходимо понять механизмы процессов, посредством которых фотоны, электроны или ионы теряют свою энергию при движении внутри материалов, каким образом эта энергия превращается в теплоту и как теплота распространяется в образце
...
Импульсное лазерное облучение приводит к перестройке поврежденных слоев полупроводников в результате образования мгновенно расплавленных слоев, толщина которых превышает толщину разупорядочен
...
Механизм реализуется при условии, что энергия фотонов, поглощенная электронами полупроводникового кристалла, передается в виде теплоты атомам решетки за очень короткое время
...
Как бы то ни было, результаты большого числа экспериментов, выполненных как во время облучения, так и после него, убедительно показывают, что поверхностные слои расплавляются
...
Эти рассчитанные скорости необходимы для количественной оценки таких процессов, как перераспределение примесей и определение коэффициентов сегрегации, образование ячеек, образование метастабильных фаз и переход из аморфной фазы в переохлажденную жидкость
...
Накопление энергии лазерных импульсов в полупроводниковых кристаллах описывается вместе с недавними экспериментами по измерению температуры в процессе облучения
...
Главное различие при сравнении эффектов лазерного облучения полупроводников и металлов состоит в разной глубине поглощения света и в том, что распространение теплоты обусловлено различными термическими параметрами
...
Кроме того, температурные градиенты, возникающие при лазерном облучении ниже порога плавления поверхности, могут привести к появлению полей напряжений, способных вызвать пластическую деформацию металлов
...
При облучении монохроматическими электронными и ионными пучками выделение энергии происходит на глубинах, определяемых соотношениями для потерь энергии
...
Структура поверхности, например присутствие оксидов или различие в типах связей между полупроводниками или металлами, не оказывает такого влияния, как в случае лазерного облучения
...
Поглощение света и передача энергии решетке Взаимодействие фотонов с веществом обусловлено главным образом электронными возбуждениями, в области энергии фотонов от инфракрасных до ультрафиолетовых длин волны в процессах возбуждения участвуют только валентные электроны и электроны проводимости, в металлах свет поглощается свободными электронами
...
Межзонные переходы под действием света имеют место, если энергия фотонов больше, чем энергетическая щель между валентной зоной и зоной проводимости, в результате поглощения света образуются электронно
...
В элементарных полупроводниках, таких, как германий и кремний, максимум валентной зоны и минимум зоны проводимости смещены относительно друг друга в пространстве волновых векторов и поэтому наблюдаются непрямые межзонные переходы
...
Разупорядоченные полупроводники, такие, как аморфный кремний, имеют электронные состояния внутри энергетической щели, и переходы не требуют сохранения момента
...
Если концентрация примесей в полупроводниках высока, то электронные свойства изменяются Б результате обрезания зон и уменьшения основной энергетической щели в межзонных переходах
...
Поглощение света и передача энергии решетке Взаимодействие фотонов с веществом обусловлено главным образом электронными возбуждениями, в области энергии фотонов от инфракрасных до ультрафиолетовых длин волны в процессах возбуждения участвуют только валентные электроны и электроны проводимости, в металлах свет поглощается свободными электронами
...
Межзонные переходы под действием света имеют место, если энергия фотонов больше, чем энергетическая щель между валентной зоной и зоной проводимости, в результате поглощения света образуются электронно
...
В элементарных полупроводниках, таких, как германий и кремний, максимум валентной зоны и минимум зоны проводимости смещены относительно друг друга в пространстве волновых векторов и поэтому наблюдаются непрямые межзонные переходы
...
В кремнии, легированном бором, наблюдается насыщение коэффициента поглощения с ростом степени легирования, что свидетельствует о проявлении компенсации
...
Свободные носители, образованные при освещении кристалла, увеличивают поглощение, если время их рекомбинации ненамного меньше, чем продолжительность импульса
...
Излучательные процессы такого типа весьма маловероятны в материалах с непрямой щелью, таких, как кремний, следовательно, этим слагаемым можно пренебречь
...
Как следствие, энергия лазерного излучения должна передаваться от носителей атомам решетки в пределах характеристической глубины, определяемой в большой мере диффузией носителей, чем коэффициентом поглощения образца
...
Эксперименты с измерением параметров в процессе облучения Взаимодействие лазерного пучка с полупроводниками в нескольких экспериментах исследовалось
...
Поскольку возросшее значение отражательной способности очень близко к отражательной способности жидкого кремения для данной длины волны предполагалось, что поверхностный слой образца расплавлен
...
Рентгеновские дифракционные измерения, проведенные с кремнием, с временным разрешением во время импульсного облучения рубиновым лазером дают информацию о структуре поверхностного слоя кристалла
...
Эти измерения дают прямую информацию о продолжительности действия и распределении по глубине напряжений вблизи поверхности, связанных с лазерным отжигом
...
Рентгеновские дифракционные измерения, проведенные с кремнием, с временным разрешением во время импульсного облучения рубиновым лазером дают информацию о структуре поверхностного слоя кристалла
...
Эти измерения дают прямую информацию о продолжительности действия и распределении по глубине напряжений вблизи поверхности, связанных с лазерным отжигом
...
При высоких температурах с поверхности мишени эмитируются заряженные частицы — электроны и положительные ионы, число которых зависит от температуры образца
...
Не было обнаружено эмиссии заряженных частиц с поверхности кремния, облученного лазерными импульсами с плотностями энергии вблизи пороговой для перехода из аморфной фазы в монокристалл
...
Стадии нагрева и охлаждения могут быть определены численным решением уравнения теплопроводности, включающим слагаемое, учитывающее поглощение света на определенной глубине, изменение оптических и термических параметров с температурой, структуру облученного слоя и, наконец, скрытую теплоту, поглощенную или выделенную во время фазовых превращений
...

Расчеты тепловых процессов при сварке
Сборка и сварка корпусов судов
Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство: Практикум: Навч.посібник
Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками
Металловедение пайки
Теорія зварювальних процесів. Дослідження фізико-хімічних і металургійних процесів та здатності металів до зварювання
Справочник по сварке цветных металлов

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками