Архив рубрики «Физика»

Магнитное поле: причины возникновения и характеристики

Уже давно магнитное поле вызывает множество вопросов у человека, но и сейчас остается малоизвестным явлением. Его характеристики и свойства пытались исследовать многие ученые, ведь польза и потенциал от применения поля были неоспоримыми фактами.

Давайте будем разбирать все по порядку. Итак, как действует и образуется любое магнитное поле? Правильно, от электрического тока. А ток, если верить учебникам по физике, – это имеющий направление поток заряженных частиц, не так ли? Так вот, когда ток проходит по любому проводнику, около него начинает действовать некая разновидность материи – магнитное поле. Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц или магнитными моментами электронов в атомах. Теперь это поле и материя имеют энергию, ее мы видим в электромагнитных силах, которые могут влиять на ток и его заряды. Магнитное поле начинает воздействовать на поток заряженных частиц, и они меняют начальное направление движения перпендикулярно самому полю.
Прочитать остальную часть записи »

Физика, Динамика, Законы Ньютона

Законы динамики
Динамика — это часть механики, которая изучает причины возникновения того или иного вида движения. Вся динамика основана на трёх законах Ньютона.

Допустим на нити висит шарик, на него действуют: Земля, с силой тяжести mg (векторная величина) и нить, с силой упругости Fупр.
Прочитать остальную часть записи »

Распыление материалов: ионно-плазменное распыление

Этот метод основан на распылении атомов вещества в результате ударов ускоренных в электромагнитном поле ионов и конденсации этих атомов на подложку. Распыление бывает катодным (физическим) и реактивным (химическим). Катодное распыление происходит в результате столкновений между атомами мишени и падающими ионами и в сильной степени зависит от энергии бомбардирующих ионов. Следует отметить, что повышение напряжения ускоряющих его бомбардирующих ионов приводит к увеличению распыления, поскольку начиная с некоторого его значения начинает преобладать внедрение падающих ионов вглубь материала.
Прочитать остальную часть записи »

Кремний на аморфной подложке

Известен способ формирования монокристаллических слоев кремния на изоляторе (КНИ), в котором используются не эпитаксиальные методы нанесения аморфного или поликристаллического кремния на подложку с их последующей перекристаллизацией. В качестве источника энергии, необходимой для перекристаллизации кремния, используется лазер или электронная пушка.
Прочитать остальную часть записи »

Выращивание гетероэпитаксиальных пленок кремния

При гетероэпитаксии осуществляется ориентированный рост вещества на пластинке, материал которой очищается по своему химическому составу от наращиваемого слоя. Если пластина — изолирующий материал, то конечной целью гетероэпитаксии является обеспечение взаимной изоляции элементов структуры, формируемой в эпитаксиальном слое.
Прочитать остальную часть записи »

Эпитаксия из газовой фазы

Эпитаксиальные пленки кремния, выращенные на кремниевых и диэлектрических (сапфировых) подложках, при использовании в процессе химических реакций являются наиболее применяемыми в технологии микроэлектроники и осаждаются из парогазовой смеси в результате одного из следующих процессов.
Прочитать остальную часть записи »

Эпитаксия: основные положения и классификация, принципы сопряжения решеток

Термин «эпитаксия» был введен в 1928 году Руане, изучавшим явление ориентированного нарастания одного вещества на кристаллической поверхности другого, т. е. наиболее общий случай ориентированной кристаллизации. Можно классифицировать эпитаксию по видам конкретного фазового перехода. В этом случае говорят об эпитаксии из газовой (парогазовой) фазы, жидкофазной эпитаксии или даже о эпитаксиальном наращивании из твердой фазы, причем материал подложки служит затравочным кристаллом.
Прочитать остальную часть записи »

Тенденции развития процесса ионной имплантации

Возможность создания мелких переходов является, пожалуй, основным достоинством процесса ионной имплантации. В настоящее время технически осуществимым является сосредоточение легирующих примесей в слое толщиной 20 нм, это значит, что р—n-переход будет заметен на глубине около 40 атомных слоев. Создание мелких переходов требует исключения эффекта каналировапия, полное устранение которого достигается предварительной аморфизацией кремния.
Прочитать остальную часть записи »

Влияние технологических факторов в ионной имплантации

Диффузия имплантированных примесей

Диффузия имплантированных примесей в процессе высокотемпературного отжига несколько отличается от диффузии в ненарушенных слоях материала подложки. Большое значение при этом имеют разнообразные дефекты, которые могут играть роль стоков для атомов примеси или, наоборот, ускорять процесс диффузии.


Рис. 1. Зависимость концентрации атомов бора от температуры изохорного процесса (35 мин) при энергии ионов бора 70 кэВ и дозе Д=1015 ион*см-2

Прочитать остальную часть записи »

Отжиг дефектов ионно-имплантированных слоев

Высокотемпературный отжиг пластин

Отжиг ионно-имплантированных слоев приводит к устранению дефектов в полупроводниковой пластине, его продолжительность и температура проведения сильно зависят от дозы легирующих ионов. Отжиг необходим также для перевода примесных ионов в электрически активное состояние, в котором непосредственно после проведения процесса ионной имплантации находится около 10% внедренных ионов.
Прочитать остальную часть записи »

Распределение пробегов ионов

Ядерная тормозная способность

Длина пробега внедренных в пластину ионов определяется согласно теории Линдхарда, Шарфа и Шиотта. Механизмы потерь энергии иона при его торможении в мишени по этой теории предполагаются независимыми друг от друга и аддитивными. К двум важнейшим механизмам ионного торможения относятся упругие соударения ионов с ядрами атомов мишени и взаимодействие со связанными электронами мишени, что в обоих случаях приводит к их рассеянию. При торможении ионов потери энергии на единицу длины их пробега в мишени определяются выражением

dE/dx=N*(Sn+Se) (1)

Прочитать остальную часть записи »

Общие принципы процесса ионной имплантации

Ионной имплантацией называют процесс внедрения ускоренных в электромагнитном поле ионов в пластину полупроводника. Глубина проникновения легирующей примеси при этом зависит от типа бомбардирующих ионов, их энергии и кристаллической структуры мишени. Процесс внедрения ионов в мишень обычно приводит к образованию нарушений кристаллической структуры полупроводниковой пластины, которые затем частично устраняются во время отжига.
Прочитать остальную часть записи »

Литография в УФ-области

Уменьшение длины волны экспонирующего излучения до 200—300 нм (стандартная фотолитография обычно проводится в спектральном диапазоне 300—450 нм) позволяет формировать изображение элементов топологии с размерами порядка 0,5 мкм, что в 2-3 раза лучше фактического разрешения стандартной фотолитографии. Применение этого метода требует незначительной модернизации стандартного фотолитографического оборудования. Так, все стеклянные детали установок для пропускания ими УФ-излучения необходимо заменить на кварцевые или сапфировые. Для экспонирования применяются ксеноно-ртутные лампы промышленного изготовления, обладающие излучением в глубокой УФ-области. Преимущество метода определяется также возможностью использовать практически любой электронный резист.
Прочитать остальную часть записи »

Электронно-лучевая литография

Общие положения
Размеры элементов в фотолитографическом процессе принципиально ограничены длиной волны используемого излучения. Для дальнейшего уменьшения элементов ИС необходимо применение электронно-лучевой и рентгеновской литографии.

Применение электронно-лучевой литографии позволяет:
а) получать элементы рисунка с размерами менее или равными 0,01 мкм (для фотолитографии не менее 0,5 мкм);
Прочитать остальную часть записи »

Оптическая литография

Методы оптической литографии

На рис. 1 представлены основные методы оптической литографии.

Методы фотолитографии: а — контактный; б—бесконтактный; в — проекционный
Рис. 1. Методы фотолитографии: а — контактный; б—бесконтактный; в — проекционный

Прочитать остальную часть записи »

Процесс литографии

Шаблоны

Для производства ИС применяются шаблоны с высокой степенью интеграции (количеством дискретных элементов на одной кремниевой пластине). Рисунок шаблона обычно имеет сложную конфигурацию с размером элементов порядка нескольких микрон. Все это требует первоначально выдерживать топографический рисунок в увеличенном в 100—2000 раз размере. Изготовление фотошаблона с помощью увеличенного оригинала с последующим фотографическим уменьшением в несколько этапов и покрытием эмульсией не вызывает затруднений, но не позволяет переносить изображения элементов размером менее 5 мкм.
Прочитать остальную часть записи »

Литография — общие положения

Литографией называется процесс переноса геометрического рисунка шаблона на поверхность кремниевой пластины. Шаблон обычно представляет собой плоскопараллельную стеклянную пластину с нанесенным на нее топологическим рисунком определенного уровня ИС. Применение этого метода позволяет формировать многие схемные элементы, например электроды затвора, металлические соединения, контактные окна, полупроводниковые резисторы, емкости, диоды, транзисторы, колебательные контуры и т.д. Для создания ИС необходимо последовательно перенести на кремниевую пластину топологический рисунок с каждого шаблона.
Прочитать остальную часть записи »

Диффузия в слоях арсенида галлия

Как известно, изготовление транзисторов на основе арсенида галлия GaAs вследствие большой подвижности носителей заряда существенно повышает их рабочие частоты по сравнению с кремниевыми.

Высокая упругость паров мышьяка затрудняет использование метода диффузии из газовой фазы. Основную трудность проведения диффузии в арсениде галлия GaAs представляет склонность этих составов к нарушению стехиометрии. Процесс обычно проводится в избытке мышьяка в два этапа. На первой низкотемпературной стадии формируется тонкий (не более 0,1 мкм) примесный слой. Перед высокотемпературным отжигом на второй стадии пластина арсенида галлия покрывается слоем оксида кремния, который предотвращает нарушение стехиометрии материала. Для защиты слоев арсенида галлия GaAs в ряде случаев также применяется фосфоросиликатное стекло толщиной около 0,5 мкм.
Прочитать остальную часть записи »

Диффузия в поликристаллическом кремнии

Пленки поликристаллического кремния в технологии изготовления ИС используются главным образом для формирования затворов в самосовмещенных структурах и создания проводниковых соединений. Диффузия примесей в пленках поликремния описывается на основе модели движения атомов по границам зерен. Проникновение примесей при этом происходит в десятки раз быстрее чем в монокристаллическом материале,
Прочитать остальную часть записи »

Диффузия из легированных оксидов

Эксперименты по диффузии в ряде случаев обнаруживают приповерхностный эффект, связанный с образованием пленки оксидов на поверхности образца. В случае, когда потенциал Гиббса для процесса образования оксида основного вещества превышает по величине таковой для оксида примеси, она может свободно диффундировать в восстановленный образец. Противоположная (в смысле соотношения энергий образования) ситуация может привести к проникновению в образец оксида примеси как более устойчивого в связанном состоянии, но в конечном счете разрушающегося под влиянием тепловых флуктуации с последующей диффузией со своей характерной скоростью. При проведении эксперимента образование оксидов почти никогда не исключено, поскольку используемая обычно как предохранительное средство атмосфера водорода имеет очень ограниченную применимость.
Прочитать остальную часть записи »

Влияние технологических факторов на процесс диффузии

Влияние температуры

Зависимость коэффициента диффузии от температуры может быть представлена в следующем виде:

D = D0exp(-Ea/KT) (1)

где D0— константа диффузии; Еа — энергия активации (высота потенциального барьера, который должен преодолеть атом примеси при переходе из одного положения равновесий в решетке в другое); К, — постоянная Больцмана.
Прочитать остальную часть записи »

Любопытные соображения: теория относительности

Возможные типы движения
Равномерное и прямолинейное движение из точки A в точку B отображается прямым отрезком в пространстве-времени. Как вы видели, любой отрезок характеризуется интервалом в пространственно-временном смысле. Квадрат интервала выражается формулой:

s2 = t2 — (x/c)2 — (y/c)2 — (z/c)2

Прочитать остальную часть записи »

Пространство-время: строение, геометрия, теория относительности

Идея о том, что пространство и время взаимосвязаны, не нова. Наверняка читатель с ней знаком. Я же призываю читателя не искать связь между пространством и временем, а постараться понять, что это одно и тоже. В этой части вам не надо задумываться, где пространство, где время, где движение, а где покой. Постарайтесь просто принять пространство-время, как единое поле, имеющее некоторые экзотические свойства.
Прочитать остальную часть записи »

Прогноз типичного цунами

Скорость сейсмических волн — несколько километров в секунду, гораздо больше скорости распространения цунами. Хотя она тоже немаленькая. Формула Лагранжа С = gH, где Н — глубина, а g — ускорение свободного падения, неплохо описывающая скорость цунами, дает для Тихого океана со средней глубиной 4 км величину 700 км/ч. Времени для размышлений остается совсем немного, даже если источник находится очень далеко. Тем более что концентрация энергии в цунами убывает по минимальному закону — обратно пропорционально квадратному корню из расстояния. Полная же энергия этих волн почти не убывает. А она очень велика, так как цунами может вобрать в себя до десятой части энергии землетрясений.
Прочитать остальную часть записи »

Ячейки Марангони

Ячейки Марангони действительно могут быть получены при разумных концентрациях ПАВ (в данном случае в воду добавлен моноэтаноламин). Их размеры вполне макроскопические — около 1 см, а конвекция возникает в достаточно широком для нужд практики диапазоне параметров.
Прочитать остальную часть записи »

Волны в активных средах

Волны в активных средах (автоволны) обладают многими замечательными свойствами, например не отражаются и не интерферируют. Их характеристики, в отличие, скажем, от гонимых ветром волн на воде, определяются только свойствами самой среды. Скорость автоволн в однородной среде постоянна. Поэтому, обходя какое-либо препятствие, волна начинает изгибаться, так как далекие от препятствия участки фронта волны проходят более длинный путь и отстают.
Прочитать остальную часть записи »

Неокантианство (Марбургская школа)

Главным объектом критики неокантианства стало учение И. Канта об объективно существующей, но непознавемой «вещи в себе». Неокантианство трактовало «вещь в себе» как «нредельное понятие опыта»; по мысли представителей данного направления, предмет познания конструируется нашими представлениями, а не наоборот.
Прочитать остальную часть записи »

Полная потеря металлом электрического сопротивления

Явление полной потери металлом электрического сопротивления при понижении температуры до определенного критического значения получило название сверхпроводимости.

Характерная для сверхпроводников зависимость их сопротивления от температуры. В настоящее время известно свыше 20 сверхпроводящих металлов и сплавов. Чистые химические элементы, переходящие в сверхпроводящее состояние, указаны в помещаемой здесь периодической системе элементов. Температура перехода соответствующего элемента в сверхпроводящее состояние приведена в клетке таблицы, занимаемой названием этого элемента.
Прочитать остальную часть записи »

Постоянные магниты и незатухающие токи

Взаимное влияние электронов
Газ, состоящий из атомов углерода, представляет собой хаотическую систему. Атомы движутся во всех направлениях, а внешние электроны кружат вокруг ядер своих атомов. Когда газ углерод затвердевает, превращаясь в алмаз, полный хаос заменяется идеальным порядком. Атомы теперь колеблются относительно средних положений почти с такой же скоростью, как в газе, а четыре внешних электрона каждого атома ведут себя в целом по-другому. Вместо того чтобы вращаться вокруг одного ядра атома, как в газе, они теперь кружат вокруг всех ядер атомов по множеству идеально согласованных орбит.
Прочитать остальную часть записи »

Теплопроводность при низких температурах

По мере охлаждения твердого тела теплопроводность кристаллов сильно возрастает. Когда кристалл охлаждается, число волн, переносящих энергию колебательного движения, становится меньше, и можно было бы ожидать уменьшения теплопроводности. Существует, однако, другой эффект, который действует в противоположном направлении. Когда кристалл охлаждается и атомы колеблются слабее, многие волны, в виде которых распространяются колебания, затухают, но зато остальные распространяются на большее расстояние. Увеличение расстояния, проходимого волнами, более чем компенсирует уменьшение набора сохранившихся волн. Таким образом, теплопроводность кристаллов сильно возрастает при охлаждении. В конце концов при очень низких температурах (примерно 40° К) волны проходят через весь кристалл без рассеяния до его границ. Но при абсолютном нуле температуры теплопроводность некоторых кристаллов стремится к нулю, поскольку число волн, переносящих тепло, неуклонно убывает.
Прочитать остальную часть записи »





Статистика

Рейтинг@Mail.ru