Самоорганізація атомів в розплавах германію та кремнію

Abstract

Обґрунтована схильність атомів германію й кремнію до самоорганізації в розплавах з утворенням мікрокластерів у формі ланцюжків з ковалентними міжатомними зв’язками. Розроблена модель розподілу мікрокластерів за розмірами. За моделлю оцінена кількість атомів в мікрокластері залежно від температури. При температурі плавлення в розплаві германію середня кількість атомів у ланцюжку Aver = 2,60, а максимально ймовірна їхня кількість – ≈ 1. Відповідно, в розплаві кремнію – Aver = 2,77, максимально ймовірна кількість атомів – ≈ 2. При температурі кипіння в обох розплавах максимальна щільність ймовірностей відповідає поодиноким атомам. Результати оцінок добре узгоджуються з експериментальними даними з літератури. Робота переслідує мету поглиблення уявлень про процеси самоорганізації та структурної перебудови в розплавах елементарних напівпровідників, що впливають на механізм процесу кристалізації.

Обоснована склонность атомов германия и кремния к самоорганизации в расплавах с образованием микрокластеров в форме цепочек с ковалентными межатомными связями. Разработана модель распределения микрокластеров по размерам. При помощи модели оценены максимально вероятное и среднее количество атомов в микрокластере в зависимости от температуры. При температуре плавления в расплаве германия среднее количество атомов в цепочке Aver = 2,60, а максимально вероятное их количество – ≈ 1. Соответственно, в расплаве кремния – Aver = 2,77, а максимально вероятное количество атомов – ≈ 2. При температуре кипения в обоих расплавах максимальная плотность вероятностей отвечает единичным атомам. Результаты оценок хорошо согласовываются с экспериментальными данными из литературы. Работа преследует цель углубления представлений о процессах самоорганизации и структурной перестройки в расплавах элементарных полупроводников, которые влияют на механизм процесса кристаллизации.

Propensity of germanium and silicon atoms to self-organizing in melts with formation microclasters in the form of chains with covalent internuclear communications is proved. It is developed distributions model in the sizes of microclasters. By means of model are estimated as much as possible probable and average quantity of atoms in microclaster depending on temperature. At melting temperature in germanium melt average quantity of atoms in chain Aver = 2,60, and their as much as possible probable quantity – ≈ 1. Accordingly, in silicon melt – Aver = 2,77, and as much as possible probable quantity of atoms – ≈ 2. At boiling temperature in both melts the maximum density of probabilities answers individual atoms. Results of estimations well coordinated with experimental data from the literature. Work pursues the aim of deepening of representations about processes of self-organising and structural reorganisation in melts elementary semiconductors which influence on crystallization mechanism.