Как вакансии влияют на скорость диффузии

Опубликовано: 01.05.2024

Диффузия вакансий идет при более низких температурах и приводит к уменьшению концентрации вакансий за счет выхода их к поверхностям раздела или за счет взаимного уничтожения их ( аннигиляции) с дислоцированными атомами. [2]

Благодаря диффузии вакансий и коагуляции в процессе воздействия температуры и напряжения в металле непрерывно зарождаются и растут новые очаги плавления, которые, по существу, являются субмикроскопическими трещинами. [3]

Молибден также тормозит диффузию вакансий , вследствие чего прерывается переползание дислокаций, а скорость деформации уменьшается. [4]

Поэтому при высоких температурах диффузия вакансий в объем происходит быстрее их образования на поверхности кристалла, так что концентрация вакансий в объеме и на поверхности одинакова. В этот момент скорость реакции падает до нуля. При понижении температуры падение скорости химической реакции происходит медленнее изменения скорости диффузии вакансии в глубь кристалла, что приводит к неравномерному распределению вакансий в кристалле. В поверхностном слое концентрация вакансий максимальна и уменьшается по мере удаления от поверхности в объем частицы. [5]

В присутствии кислорода вследствие диффузии вакансий в оксидных пленках продолжается окисление металла. Диффузия кислорода по вакансиям в оксидах типа MOi x и междоузлиям в оксидах Мц - хО направлена к поверхности металла и вызывает на ней образование новых слоев оксида. [6]

Переползание дислокации является результатом диффузии вакансий в дислокацию, как показано на рис. 3.22, или диффузии межузельных атомов в дислокацию. Переползание дислокаций определяется диффузией и поэтому в значительной степени чувствительно к температуре, поскольку равновесная концентрация вакансий увеличивается с увеличением температуры. [7]

Тепловой эффект может вызвать процесс диффузии вакансий и внедренных атомов, изменяющий тонкую структуру и свойства металлов. В металле появляются поры, которые являются зародышами будущих микротрещин. Тепловой эффект может привести также к рекомбинации пар Френкеля с частичным исчезновением этого дефекта. [9]

В этой статье мы приведем теоретическое обсуждение диффузии вакансий к фиксированным стокам при закалке с постоянной скоростью охлаждения ( линейная закалка) и покажем, как можно определить энергию миграции вакансий, а также энергию образования вакансий из экспериментов, в которых изменяется время закалки при условии, что используются достаточно большие интервалы времени закалки и температур, с которых проводится закалка. Будет описана серия экспериментов по закалке золотой проволоки диаметром 0 4 мм, в которых температура закалки Тг, и время закалки Тд изменялись в интервалах 4 70 С 7 130 С и 0 025 сек 4 3 сек, а также серия экспериментов по закалке золотых проволок диаметром 0 05 мм в атмосфере гелия. Интерпретация данных дает величины энергий образования и миграции вакансий и информацию, относящуюся к структуре высокотемпературны стоков в золотых проволоках. [10]

Вывод уравнения для направленной под действием напряжения диффузии вакансий , протекающей исключительно по механизму граничной диффузии, ос-новывается на тех же принципах, которые были установле-ны в свое время Набарро для случая объемной диффузии. [12]

Херринг [168, 169] строго формализовал проблему ползучести, осуществляемой диффузией вакансий в решетках поликристаллов, которая получила название ползучесть Набарро - Херринга. [13]

Для повышения жаропрочности стали необходимо обеспечить торможение-дислокаций и диффузии вакансий как по границам, так и в объеме зерна. Дислокации хорошо затормаживаются мелкодисперсными карбидами и интер-металлидами. Сильные карбидообразователи - хром, молибден, титан, ниобий - связывают углерод в прочные карбиды, затрудняют его диффузию и способствуют получению стабильной структуры. Из-за искажений кристаллической решетки в районе дислокаций в их окрестности сильно повышается растворимость. [14]

Так как интенсивность первичных усталостных повреждений определяется скоростью диффузии вакансий , а последняя пропорциональна величине действующих напряжений, то на участках концентрации напряжений ускоренно возникают разрыхления металла, предшествующие образованию усталостных трещин. Вследствие этого усталостные повреждения в зонах концентрации напряжений опережают повреждения в остальных участках детали. [15]

На скорость диффузии оказывают влияние такие факторы, как температура; тип примесных атомов и среда, в которой они диффундируют; наличие дефектов кристаллической решетки; концентрация вводимой примеси и концентрация примеси, уже имеющейся в пластине. С повышением температуры скорость диффузии возрастает, поскольку увеличивается вероятность перескока примесного атома из одного положения в другое, причем зависимость эта примерно экспоненциальная.

Тип атомов также влияет на скорость диффузии, поскольку для разных атомов различны энергия активации диффузии и, что более важно, может быть различен и сам механизм диффузии. Как уже отмечалось, примесные атомы, диффундирующие по вакансионному механизму, имеют значительно более низкий коэффициент диффузии, чем атомы, диффундирующие по междоузлиям.

Влияние дефектов кристаллической структуры на скорость диффузии примесных атомов обусловлено тем, что дефекты создают вокруг себя механические напряжения, способствующие образованию вакансий. Это, в свою очередь, увеличивает скорость диффузии атомов, перемещающихся по вакансионному механизму.

Влияние концентрации примесных атомов (вводимых в пластину или уже имеющихся в ней) обусловлено тем, что при высоких температурах практически все они находятся в ионизированном состоянии: доноры становятся положительно заряженными ионами, акцепторы – отрицательно заряженными. Если, например, пластина была легирована донорами, а в нее вводятся акцепторы, то за счет дополнительного воздействия электрического поля доноров ионы-акцепторы будут диффундировать быстрее. Если же пластина была легирована донорами, а в нее вводятся снова доноры, то их скорость диффузии из-за электрического поля будет меньше.

На скорость диффузии влияет и концентрация самой вводимой в пластину примеси, причем это влияние проявляется заметно лишь при условии, что концентрация вводимой примеси превышает собственную концентрацию свободных носителей заряда в полупроводнике. Если, например, вводятся доноры, то, как уже отмечалось, в кристаллической решетке они ионизируются с образованием свободных электронов и положительно заряженных ионов-доноров. Электроны являются значительно более подвижными частицами, поэтому они быстро диффундируют в глубь кристалла и создают электрическое поле, действующее на ионы-доноры. В результате эффективный коэффициент диффузии донорных примесных атомов возрастает. Разумеется, данный эффект заметно проявляется только тогда, когда дополнительное увеличение свободных электронов в кристалле превышает количество собственных носителей.

Формирование структур методом ионной имплантации

Сущность метода и отличительные особенности

Ионная имплантация – это управляемое введение примесных атомов в поверхностный слой подложки путем бомбардировки ее ионами с энергией от нескольких килоэлектрон-вольт до нескольких мегаэлектрон-вольт (обычно от 20 кэВ до 100 кэВ). Процесс ионного легирования осуществляют для модификации свойств (в первую очередь электрофизических) поверхностного слоя. Избирательность процесса легирования обеспечивается либо сканированием остросфокусированного ионного пучка по заданной программе, либо перемещением широкого ленточного пучка по предварительно маскированной поверхности.

Ионы при движении в подложке сталкиваются с атомами подложки и выбивают их из своих узлов. В результате вдоль траектории движения имплантированных ионов образуются многочисленные вакансии и междоузельные атомы, то есть создаются радиационные дефекты. Когда плотность пучка ионов превышает некоторое критическое значение, может образоваться сплошной аморфный слой. В результате столкновений ионов с атомами мишени они теряют свою энергию и, в конечном итоге, останавливаются (обычно в междоузлиях). Для того чтобы внедренные таким образом атомы смогли выполнить свои функции доноров или акцепторов, их необходимо перевести из междоузлий в узлы кристаллической решетки. Это осуществляют с помощью термического отжига. Другой важной задачей отжига является устранение возникших радиационных дефектов и восстановление исходной кристаллической структуры. Температура и продолжительность отжига определяется тем, насколько сильно нарушена кристаллическая структура подложки.

Метод ионного легирования имеет ряд преимуществ по сравнению с методом диффузии. Во-первых, этот метод универсален, так как с его помощью можно вводить любые примеси в любое твердое тело. Во-вторых, он обеспечивает высокую чистоту легирования, практически исключающую попадание неконтролируемых примесей в легированный слой. В-третьих, ионное легирование проводится при низких температурах (вплоть до комнатных), что позволяет использовать в качестве масок слои из фоторезиста. В-четвертых, данный метод легирования гораздо более управляем, чем метод диффузии. Изменяя плотность пучка ионов и их энергию, можно в достаточно широких пределах варьировать количество имплантированных примесных атомов и глубину их залегания.

Серьезным ограничением метода является малая глубина проникновения ионов в подложку и, вследствие этого, малая глубина залегания р-п-переходов. Это затрудняет выполнение последующих технологических операций и предъявляет высокие требования к качеству поверхности исходной подложки. Есть проблемы с легированием пластин большого диаметра из-за расфокусировки ионного пучка при больших отклонениях его от нормали. Радиационные дефекты хотя и устраняются в значительной степени отжигом, тем не менее оставшаяся часть может негативно сказаться на работе полупроводниковых приборов.

Упрощенная схема установки для ионной имплантации представлена на рис. 3.9. Цифрами на рисунке обозначены: 1 – источник ионов (газоразрядная камера); 2 – вытягивающий электрод; 3 – электромагнитная фокусирующая линза; 4 – ускоряющий электрод; 5 – отклоняющие ионный пучок пластины; 6 – входная и выходная диафрагмы; 7 – магнитный сепаратор; 8 – подложка; 9 – держатель подложки.

Наличие в установке для ионной имплантации магнитного сепаратора обеспечивает высокую чистоту легирования. Принцип действия сепаратора основан на взаимодействии магнитного поля, созданного в сепараторе, с движущимися ионами. В результате действия силы Лоренца ионы движутся по дуге окружности, радиус Rкоторой определяется выражением

где m - масса иона; U - ускоряющее напряжение; q - заряд иона; B - магнитная индукция. Поскольку радиус кривизны траектории зависит от массы иона, то это дает возможность настроить сепаратор таким образом, чтобы через его выходную щель проходили только ионы определенной массы. Все другие ионы будут задерживаться диафрагмой и подложки не достигнут.

Физические основы метода. Распределение имплантированных ионов

Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 2099 ; Мы поможем в написании вашей работы!

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

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

Рис.1. Температурная зависимость коэффициента самодиффузии собственного кремния

При осуществлении процесса диффузии ряда элементов в кремнии по вакансиям величина Е_а находится в пределах 3-4 эВ, в то время как в случае движения, атомов по междоузлиям величина Е_а лежит в интервале 0,6 — 1,2 эВ. Таким образом, в результате экспериментальных исследований температурной зависимости коэффициента диффузии по величине энергии активации можно определить какой из механизмов диффузии доминирует в каждом конкретном случае. Температурная зависимость коэффициента диффузии или самодиффузии обычно представляется в координатах logD – 1/Т и является прямой линией, тангенс угла наклона которой определяет значение энергии активации

С целью определения коэффициента диффузии слой радиоактивного изотопа примеси в процессе диффузионного отжига наносят на торец длинного образца, выдерживаемого при повышенной температуре в течение фиксированного времени, когда можно считать массоперенос в каком-либо другом направлении несущественным для условий поставленного эксперимента. Коэффициент диффузии определяется тогда методом снятия слоев с образца и измерением спада активности изотопа, которая пропорциональна его концентрации.

Влияние концентрации диффузанта

Феноменологическое описание диффузионного процесса с помощью законов Фика с постоянным коэффициентом диффузии полностью подтверждается при низкой концентрации примесей. Однако исследования процессов диффузии в ряде случаев показали, что реальные профили распределения не всегда согласуются с ожидаемым erfc распределением (рис. 2). Как следует из рис. 3, концентрация ионов фосфора в приповерхностной области кремния почти на полпорядка меньше его общей концентрации. Одной из причин отклонения реальных диффузионных профилей от закона дополнительной функции ошибок является осаждение примеси на создаваемых примесью в процессе диффузии.

Рис.2. Распределение по глубине фосфора

Рис.3. Распределение по глубине полного и ионизированного фосфора после диффузии при температуре 1050 °С в течение 30 мин

В ряде случаев (рис. 4) в слое образца, прилегающей k поверхности, имеет место аномально крутой подъем (область I). Область II на том же рисунке соответствует обычному процессу диффузии. Наконец, при плохом качестве кристаллической структуры образца на графике может возникать третья область, связанная с дислокациями, которые изменяют скорость диффузии.

Рис.4. Распределение по глубине продиффундировавшей примеси при наличии поверхностного эффекта

Рис.5. Зависимость коэффициента диффузии фосфора, от концентрации при температуре 1050°С (кружки и крестики относятся к двум различным образцам при идентичных условиях диффузии)

До сих пор мы рассматривали уравнение в предположении независимости коэффициента диффузии от координат или концентрации. В ряде случаев коэффициент диффузии неизвестным образом зависит от концентрации примеси D = D(N). По известному распределению концентрации примеси в этом случае можно определить эту зависимость. Существует и обратная задача: по заранее известному виду функции D = D(N) найти соответствующее распределение концентрации примеси.

В большинстве случаев коэффициент диффузии возрастает и тем резче, чем выше концентрация диффундирующего вещества (рис. 5). Наличие даже в небольшом количестве различного рода примесей в материале основного вещества может заметно влиять на скорость процесса диффузии. Потребности полупроводниковой техники в настоящее время привели к интенсивному развитию подобных исследований.

Диффузия в поле внешних сил

Если в кристалл введена примесь малой концентрации, то подвижность ее атомов во внешнем электрическом поле будет отлична от нуля и. результирующая скорость дрейфа оказывается равной V=qED*/KT, где q — эффективный электрический заряд иона примеси; Е — напряженность электрического поля. При постоянстве напряженности электрического поля Е и коэффициента диффузии D* уравнение принимает следующий вид:

Графики решения уравнения (2) при следующих начальных и граничных условиях:

Если примесные атомы при температуре диффузии ионизированы, то между ними и образовавшимися электронами и дырками существует внутреннее электрическое поле. Это поле связано с электрическим потенциалом, для донорной примеси его можно представить в следующем виде:
Ф(х,t) = (Е_с-Е_F)/q,
где Е_c — энергия дна зоны проводимости; Е_F — энергия уровня Ферми. В ряде случаев электрическое поле приводит к ускорению процесса диффузии.

Учет влияния краевых эффектов

В общем случае распространение примеси во время диффузии происходит не только перпендикулярно поверхности образца, но и под защитную маску параллельно его поверхности (рис. 7).

Рис.7. Влияние краевых эффектов: а —диффузия примеси под маску; б — возможные варианты обогащения или обеднения приповерхностного слоя при термическом окислении кремния

Решение уравнения диффузии для двухмерной, а тем более трехмерной задачи, представляет собой весьма сложную процедуру.

При совместном проведении процессов окисления и диффузии на фазовой границе SiO₂—Si в зависимости от вида примеси может наблюдаться как обеднение, так и обогащение примесью кремниевой пластины. В МОП-структурах подобныe эффекты могут приводить к изменению пробивного напряжения, размеров областей р- и n-типов, а также длины канала.

Влияние природы диффузанта

На рис.8 представлены профили концентраций для транзистора n—р—n-структуры, полученного последовательным применением двух диффузионных процессов. Диффузия примеси р-типа в кремниевую пластину равномерно легированную атомами n-типа для создания коллекторной области формирует первый р—n-переход (коллектор— база), а затем диффузия примеси n-типа — второй р—n-переход (база — эмиттер).

Рис.8. Профиль концентраций для диффузионных n—р—n-переходов

Следует отметить, что второй процесс диффузии безусловно приведет к дополнительной диффузии атомов примеси р-типа, т. е. некоторому смещению р—n-перехода коллектор—эмиттер. Для уменьшения этого смещения необходимо, чтобы коэффициенты диффузии примесей удовлетворяли неравенству Dn >Сp. Выполнение., указанных неравенств возможно не для всех пар примесей, и, следовательно, выбор диффузантов при выполнении не только транзисторов, но и других элементов ИС требует тщательного подбора. Формирование реального профиля распределения примеси происходит в результате проведения всех высокотемпературных процессов, будь то диффузия или окисление. Но это не просто алгебраическая сумма смещений профиля распределения примеси в образце после каждого высокотемпературного процесса, а сложная суперпозиция его перемещений, зависящих от «истории» образца.

Одно из первых понятий, которое встречается нам при изучении физики - это диффузия . Казалось бы, что если эта тема стоит самой первой, то она и самая простая.

Да, вопрос диффузии действительно один из самых простых, но это не значит, что он малозначимый. Диффузия встречается в нашей жизни повсеместно. Что же это такое?

Диффузией называется процесс взаимного проникновения частиц одного вещества между частицами другого вещества.

Как мы помним, все тела и объекты состоят, согласно физической теории, из атомов и молекул. Соответственно, если перефразировать теперь приведенное определение, то выйдет, что диффузия есть процесс взаимного проникновения атомов одного вещества между атомами другого вещества. В некоторых случаях уместно говорить о перемещении целых молекул одного вещества и другого вещества.

Процесс протекает самопроизвольно и сопровождается выравниванием концентраций тех веществ, которые участвуют в диффузии. Примерная логика процесса приведена на рисунке выше. Как видите, если мы смешаем две разнородных жидкости, тов результате концентрация выравнивается и мы получаем равномерный раствор.

Перенос вещества происходит из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.

Примеров в жизни предостаточно. Легче всего вникнуть в это понятие, описывая распространение запахов . Если в одной части помещения появился источник запаха, то рано или поздно во все комнате будет так пахнуть. Почему? Всё просто. Источник запаха - это частички вещества. Они попали в открытое пространство комнаты и началась диффузия. В итоге все концентрации выравниваются, а объемы перемешиваются. Получается комната с вонью.

Возникает и ещё один вопрос. Почему же тогда в случае с медным купоросом, как на картинке, диффузия протекает, а в случае, если мы налили масло в воду, то образуются две несмешивающиеся субстанции?

Для того, чтобы ответить на этот вопрос, нужно понимать, каковы причины диффузии .

Причина диффузии

Все молекулы находятся в постоянном движении . Они перемещаются и, если не объединены в какие-то крупные агрегаты, имеют свободное движение. Есть такая штука, как броуновское движение . Кстати говоря, многие при изучении физики путают понятия диффузии и броуновского движения. Так вот, броуновское движение является причиной диффузии. Сама же диффузия есть процесс, порожденный броуновским движением.

Собственно говоря, это движение представляет собой постоянное хаотическое перемещение молекул . Когда встречается несколько разнородных веществ, эти броуновские движения начинают перемешиваться одна в другом и вызывают диффузию.

Броуновское движение легко наблюдать, если бросить в стакан с водой один кристаллик марганцовки и смотреть, как он тонет и постоянно прыгает по объему стакана.

Соответственно, возвращаясь к маслу в стакане,можно сказать, что субстанции эти рано или поздно всё равно перемешаются (правда срок может быть огромным), а мешает им это сделать граница раздела, которая становится непробиваемой пленкой на границе сред.

В каких телах возможна диффузия

Диффузия может протекать в жидкостях, газах и в твердых телах . Правда протекает она с разной скоростью. Быстрее всего происходит это в газах. Дальше в жидкостях. Ну а на последнем месте твердые тела.

Как вы думаете, возможна ли диффузия в твердых телах?

Да, конечно же, возможна! Кроме того, на этом физическом явлении держится целая группа обработки материалов. Существует так называемое диффузионное насыщение . Берется образец, засыпается специальным порошком или составом, ставится в печь и на выходе мы получаем слой с особыми свойствам. Сам же слой формируется в результате диффузинного насыщения.

Такой процесс может происходить и между двумя твердыми телами. Например, если положить друг на друга две отполированных пластиночки металла, то рано или поздно частички одного металла будут проникать в другой металл.

Мы упомянули, что образцы часто помещают в печь, для того, чтобы повлиять на скорость диффузии. Что же влияет на диффузию?

От чего зависит скорость диффузии

Главная характеристика диффузии - это её скорость. Скорость диффузии тем выше, чем выше температура среды, где она протекает .

Почему так происходит?

Всё очень просто. Есть в физике одно важное правило. Чем выше температура окружающей среды, тем быстрее перемещаются частички. Ну а диффузия, как мы помним, зависит именно от скорости движения частичек. Соответственно, главный фактор, определяющий скорость диффузии, есть температура. Чем она выше - тем больше скорость.

Именно для этого и помещают образцы в печь для диффузионного насыщения. Нужно ускорить процесс, а то ждать может потребоваться сотни лет.

Диффузия для крутых

Если вы думаете, что диффузия - это самая простая тема в физике, то вы глубоко заблуждаетесь. Тема легко воспринимается, но является фундаментом для понимания множества процессов. Кроме того, если углубиться в изучение этого понятия, то можно узнать, что существуют законы, описывающие этот процесс.

Например, есть так называемые законы Фика . Посмотрим на первый закон.

Диффузия является фундаментальным понятием для материаловедов и металловедов. Так, процессы, происходящие в сплавах ( что такое сплав читайте в этой моей статье ) часто описываются именно диффузионным механизмом.

Ещё диффузия является фундаментальным процессом для различного рода химической или термохимической обработки.

Обязательно задавайте их в комментариях! Подписывайтесь на мой проект и смотрите инженерные знания .

Рассмотрим вакансию в идеальной кристаллической решетке. Ее энергия не зависит от координаты узла, в котором она находится. Любой атом, рис. 2.7, может совершить скачок и занять место вакансии  происходит переход вакансии на расстояние, равное параметру решетки а. График изменения энергии вакансии при ее перескоке представлен на рис. 2.8. Разность энергий в точках х=0 и х=0,5а характеризует энергию миграции вакансии
. Это изменение энергии вакансия может получить за счет тепловой флуктуации, тогда обратимая работа перемещения вакансии приобретает смысл энергии активации миграции вакансий
. Вероятность перескока каждого атома первой координационной сферы на место вакансии (вероятность тепловой флуктуации)

, (2.25)

где ₀  10 12  13 1/с  частота тепловых колебаний атомов в кристаллической решетке.

Если в первой координационной сфере n_k атомов, то вероятность перескока

, (2.26)

а скорость перемещения вакансии

(2.27)

Рис. 2.7. Направления смещения атомов при скачке вакансии

Рис. 2.8. Изменение энергии вакансии при ее движении по решетке в направлении x

Приближенно можно принять, что
. Оценимскорость вакансии при Т=1000 К, ₀=10 13 1/с,
эВ = 1,610  19 Дж:

что хорошо совпадает с экспериментальными данными. Таким образом, вакансии при повышенных температурах очень подвижны.

При Т = 273 К V_v= 110  14 м/с, т.е. подвижность вакансий при понижении температуры резко уменьшается.

Диффузия атомов

При вакансионном механизме диффузии атомов (рис. 2.9,в) вероятность перескока атома складывается из вероятности встретить вблизи себя вакансию

(2.28)

и из вероятности тепловой флуктуации, необходимой для перескока,

. (2.29)

Рис. 2.9. Микроскопические механизмы диффузии

, (2.30)

а скорость перемещения атомов

, (2.31)

так как вероятность перескока просто равна числу перескоков атома в секунду.

Из определения коэффициента диффузии как количества вещества, диффундирующего через единицу площади за единицу времени при единичном градиенте плотности следует, что

, (2.32)

В данной трактовке количество продиффундировавшего вещества определяется числом перескоков атомов через площадь а 2 .

При
= 2,810  19 Дж, n_k = 12, ₀=10 13 1/с, а = 310  10 м

м 2 /с.

Для примесных атомов справедливы такие же зависимости, например,

, (2.33)

где
−энергия активации миграции примесного атома.

В зависимости от размера примесный атом создает поля напряжений сжатия или растяжения. Вакансия взаимодействует с ними, в результате чего возникают движущие силы перемещения вакансии  = _i(r)  _sv(r), приводящие к дрейфу (направленной миграции) вакансий со скоростью

где Д_i определяется по (2.33).

Лекция 5 Диффузия вакансий и атомов вдоль дислокаций

Рассмотрим диффузию вакансий и атомов вдоль дислокационной трубки. Поскольку дислокация при захлопывании петли испускает вакансии, ее можно рассматривать как совокупность вакансий. Считается, что на дислокациях образуются так называемые вакансионные облака (облака Судзуки), рис. 2.10. Эти облака являются одной из причин появления зуба текучести на диаграммах растяжения. То же касается и границ зерен. Таким образом, если в металле есть вакансии, то местом их преимущественного расположения являются ядра дислокаций или границы зерен. В этом случае вероятность встречи диффундирующего атома с вакансией в ядре дислокации значительно повышается. Если считать, что в ядре дислокации всегда присутствуют вакансии, то вероятность их встречи с диффундирующим атомом стремится к единице (концентрация =1),

, откуда
=0.

Тогда 1 -->для диффузии вдоль дислокационной трубки можно записать из (2.33):

, (2.34)

т.е. энергия активации трубочной диффузии приблизительно вдвое меньше, чем для самодиффузии.

Именно по этой причине диффузия вдоль дислокационной трубки (трубочная диффузия) идет значительно активнее, чем в среднем по кристаллу. Аналогично трубочной диффузии развивается диффузия вдоль межзеренных или межфазных границ  зернограничная диффузия.

Читайте также: