原子扩散系数
理学领域术语
原子扩散系数(Diffusion coefficient)是表征粒子扩散快慢的一个重要参量。原子或者分子的扩散系数不同于载流子的扩散系数,同一种粒子在不同介质中的扩散系数也不同。
对于晶体中原子的扩散,扩散系数D与温度T有指数关系 [关系着热缺陷的产生和运动]:D=Do exp(-Ea/kT),其中Ea是原子扩散的激活能。
在Si中B、P原子的扩散,是属于代位式原子的扩散,需要通过晶体热缺陷的产生和运动来实现。因此,这种原子的扩散通常需要在较高的温度下才能进行。正因为如此,所以要在Si中掺入杂质硼、磷等时就需要采用较高的扩散温度——高温(热)扩散。
只有那些半径较小的原子(例如Si中的Au原子),在固体中是通过晶格间隙来扩散的,这种原子称为间隙式原子,不需要借助于热缺陷的产生来扩散,所以扩散温度才比较低。
对于半导体中的载流子,扩散系数也是表征其扩散快慢的一个物理量,但是从扩散机理上来说,它与原子的扩散完全不同。载流子的扩散系数与温度的关系,可由Einstein关系给出为:D=(kT/q)μ,式中μ是载流子迁移率(也与温度有关)。
对于原子或分子在气体中的扩散,各种气体的扩散系数在室温下都大约为1cm2/s数量级,并且随着绝对温度的平方而增大。
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最新修订时间:2024-05-21 11:02
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