Презентация на тему: Неизбирательные методы анализа ОЧВ

Неизбирательные методы анализа ОЧВ
Методы анализа чистоты проводников
Неизбирательные методы анализа ОЧВ
Оценка чистоты полупроводников
Неизбирательные методы анализа ОЧВ
Использование эффекта Холла для оценки содержания примесей
Неизбирательные методы анализа ОЧВ
Определение содержания микропримесей в растворителях
Кондуктометрический метод
Лазерная ультрамикроскопия
Определение нелетучего остатка в жидкостях с использованием пьезокварцевого взвешивания
1/11
Средняя оценка: 4.4/5 (всего оценок: 69)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (4107 Кб)
1

Первый слайд презентации: Неизбирательные методы анализа ОЧВ

Неизбирательные (косвенные) методы анализа не позволяют идентифицировать отдельные примеси в анализируемом образце, а служат для суммарной оценки общего количества примесей в нем. Главная задача  нахождение точной взаимосвязи между свойством вещества и количеством содержащихся в нем примесей, создание надежного метода измерения выбранного свойства. Эти методы удобны для контроля при серийном производстве и используются для контроля производства проводников, полупроводников и изоляторов. Пример: При внедрении 1 атома элемента III и IV групп таблицы Менделеева на 10 5 атомов основного вещества электропроводность Si и Ge изменяется в 2 раза.

Изображение слайда
2

Слайд 2: Методы анализа чистоты проводников

Метод основан на том, что сопротивление металлов при высоких температурах зависит от количества свободных электронов и их подвижности (длины свободного пробега), которые определяются решеткой металла, а не примесями, содержащимися в нем. Однако, при температурах, близких к 0 К рассеяние электронов в основном определяется их взаимодействием с примесями. Чем чище металл, тем выше подвижность электронов, и тем меньше удельное сопротивление. Присутствие примесей в металле приводит к появлению низкотемпературного предела удельного сопротивления, т.е. остаточного удельного сопротивления. Нижний предел обнаружения примесей этим методом составляет около 10 -4 масс. %. Измерение относительного остаточного удельного сопротивления

Изображение слайда
3

Слайд 3

2 4 6 8 10 R  10 9, Ом / см Концентрация примесей, ат.% 0,005 0,010 Ag Fe Ni R = 2  10 -9 Ом  см 2 /см 3  [ Fe ] = 5  10 -4 ат.% [Ni] = 2  10 - 3 ат.% [Ag] = 12  10 - 3 ат.% Поскольку при измерении удельного сопротивления большое значение имеет форма и геометрия образца, то оценка чистоты металла проводится путем оценки отношения сопротивлений одного и того же образца при 298 и 4,2 К. Это отношение служит критерием чистоты металлов. Элемент R 298 /R 4,2 Элемент R 298 /R 4,2 Al (алюминий) 26 000 Zn (цинк) 50 000 Cd (кадмий) 38 000 Ga (галлий) 50 000 Mo (молибден) 30 000 Nb (ниобий) 12 000 W (вольфрам) 80 000 Re (рений) 60 000 Чем чище металл, тем выше величина относительного остаточного удельного сопротивления. Следует, однако, учитывать, что R 298 /R 4,2 мало чувствительна к роду примесей, и кроме того, даже к одной и той же примеси, но в другой химической форме.

Изображение слайда
4

Слайд 4: Оценка чистоты полупроводников

Зависимость удельной проводимости от концентрации примесей выражается в виде уравнения: Измерение удельной проводимости  i – удельная проводимость; n i – концентрация i -й заряженной частицы; z i – величина заряда i -й заряженной частицы;  i – подвижность i -й заряженной частицы. Если  I  f(n i ), то Удельная проводимость: Удельное сопротивление: Для материалов  =10 -4 – 10 +4 Ом -1  см -1, определяют примеси 10 -5 – 10 -7 масс.%. l – длина образца; S – площадь поперечного сечения образца.

Изображение слайда
5

Слайд 5

Пример: При температуре 18 о С: Самая чистая вода  = 4  10 -8 Ом -1  см -1 Бидистиллят (присутствие СО 2 )  = 5  10 -7 Ом -1  см -1 Раствор 0,001 % КС l  = 5  10 -5 Ом -1  см -1 Водопроводная вода  = 5  10 -3 Ом -1  см -1 Достоинства и недостатки : Нет необходимости работать при низких температурах (жидкого гелия). Нужно знать геометрические размеры образца (невысокая точность определения).

Изображение слайда
6

Слайд 6: Использование эффекта Холла для оценки содержания примесей

Число носителей заряда в полупроводниках, зависящее от концентрации примесей, может быть определено с помощью эффекта Холла. Для этого из твердого образца выпиливается пластина, которую помещают в магнитное поле, напряженностью 1000 – 2000 Гаусс и пропускают через него ток в направлении, перпендикулярном магнитному полю. S N mV 1 + + + + B 2  v е F j     B 2 + v F j 1 + + + + l d Движение электронов в поперечном магнитном поле Движение дырок в поперечном магнитном поле

Изображение слайда
7

Слайд 7

Разность потенциалов тока Холла : В – индукция магнитного поля; I – сила тока; d – линейный размер образца в направлении В; R – постоянная Холла Постоянная Холла: для металлов и полупроводников с одним типом проводимости А  1 связан со статистическим характером распределения скоростей носителей тока ; q – заряд носителей тока; n – концентрация носителей тока. для полупроводников со смешанной проводимостью u i, n i – подвижность и концентрация электронов или дырок Достоинства: ● экспрессность, ● точность, ● высокая чувствительность. Уровень определяемых концентраций : не более 10 -4 масс.%

Изображение слайда
8

Слайд 8: Определение содержания микропримесей в растворителях

При получении высокочистых веществ с содержанием примесей на уровне 10 -4 -10 -7 масс. % в жидкостях они могут находиться в виде взвешенных частиц в коллоидном состоянии. Размер частиц  0,03-5 мкм. Происхождение – пыль производственных помещений, материал аппаратуры, загрязнения, вносимые с исходными веществами. Определение содержания взвешенных частиц на электронном микроскопе С помощью полученных фотографий получают концентрацию взвешенных частиц и их распределение по размерам. NaCl MgO

Изображение слайда
9

Слайд 9: Кондуктометрический метод

Метод пригоден для определения концентрации взвешенных частиц только в электролитах, и основан на измерении сопротивления исследуемого электролита, проходящего через калиброванное отверстие (очень малого диаметра) в перегородке. Перегородка Электроды Раствор Величина сопротивления зависит от свойств электролита и размеров частиц.  частиц = (0,020,5)  отверстия Минимально определяемый размер частиц – 0,2 мкм.

Изображение слайда
10

Слайд 10: Лазерная ультрамикроскопия

Нагреватель Линза Кювета с раствором Микроскоп Наблюдатель Луч лазера Оптический квантовый генератор Метод основан на явлении рассеяния света взвешенными частицами. Размер частиц – более 0,05 мкм. Свет – луч лазера. Требования : высокая интенсивность; параллельность. Гелий-неоновый лазер - =632,8 нм. Интенсивность рассеянного света : d > 1 мкм I  1/ d 2 d =0,05–1 мкм I  1/ d n, где n > 2 Измеряемая концентрация : 10 2 – 10 4 частиц в 1 см 3

Изображение слайда
11

Последний слайд презентации: Неизбирательные методы анализа ОЧВ: Определение нелетучего остатка в жидкостях с использованием пьезокварцевого взвешивания

Метод основан на зависимости частоты колебаний в пластине пьезокварца (резонатора)от массы вещества, наносимой на ее поверхность. Абсолютная чувствительность  10 -9 – 10 -10 г. Между изменением частоты колебания кварцевого резонатора  f и изменением его массы существует зависимость: f 0 – собственная частота колебания резонатора;  f – изменение частоты колебания резонатора  m – количество нелетучего остатка; s – площадь пластины (резонатора); k – коэффициент, учитывающий неравномерность нанесения вещества на пластину. Объем пробы – 1  20 мкл При использовании метода для анализа газов ( SO 2, NH 3, CO, CO 2 и др. ) на резонатор наносят сорбент, поглощающий примеси. Определяют содержание NH 3 и NO 2 в воздухе на уровне 10 -7 масс.%.

Изображение слайда