扩散与固相反应

扩散与固相反应 7 -1 试分析碳原子在面心立方和体心立方铁八面体空隙间跳跃情况，并以D＝ γr2Γ 形式写出其扩散系数（设点阵常数为a）。（式中r 为跃迁自由程；γ 为几何因子；Γ 为跃迁频率。） 7 -2 设有一种由等直径的A、 B 原子组成的置换型固溶体。该固溶体具有简单立方的晶体结构，点阵常数A＝ 0.3nm，且A 原子在固溶体中分布成直线变化，在0.12mm 距离内原子百分数由0.15 增至0.63。又设A 原子跃迁频率Γ ＝ 10-6s-1，试求每秒内通过单位截面的A原子数？ 7 -3 制造晶体管的方法之一是将杂质原子扩散进入半导体材料如硅中。假如硅片厚度是0.1cm，在其中每107 个硅原子中含有一个磷原子，而在表面上是涂有每107 个硅原子中有400 个磷原子，计算浓度梯度（a）每cm 上原子百分数，（ b）每cm 上单位体积的原子百分数。硅晶格常数为0.5431nm。 7 -4 已知MgO 多晶材料中Mg2+离子本征扩散系数（Din）和非本征扩散系数（Dex）由下式给出 2524860000 249exp() cms2545001 2 10 exp() cms..inexDRTDRT （ a） 分别求出25℃和1000℃时，Mg2+的（Din）和（Dex）。 （ b） 试求在Mg2+的 lnD～ 1/T 图中，由非本征扩散转变为本征扩散的转折点温度？ 7 -5 从7-4 题所给出的Din 和 Dex 式中求MgO 晶体的肖特基缺陷形成焓。若欲使Mg2+在 MgO 中的扩散直至MgO 熔点2800℃时仍是非本征扩散，试求三价杂质离子应有什么样的浓度？ 7 -6 若认为晶界的扩散通道宽度一般为0.5nm， 试证明原子通过晶界扩散和晶格扩散的质量之比为910() ()gbvDdD。其中d 为晶粒平均直径；Dgb、 Dv 分别为晶界扩散系数和晶格扩散系数。 7 -7 设体积扩散与晶界扩散活化能间关系为12gbvQQ（ Qgb、 Qv 分别为晶界扩散与体积扩散激活能）， 试画出lnD～ 1/T 曲线，并分析在哪个温度范围内，晶界扩散超过体积扩散? 7 -8 在一种柯肯达尔扩散中，假定（a）晶体为简单立方结构；（ b）单位体积内原子数为一常数1023；（ c） A 原子的跃迁频率为1010s-1， B 原子跃迁频率为109s-1；（ d）点阵常数a＝ 0.25nm；（ e）浓度梯度为10 个 /cm；（ f）截面面积为0.25cm2。试求A、 B 原子通过标志界面的扩散通量以及标志界面移动速度。 7 -9 纯固相反应在热力学上有何特点？为什么固相反应有气体或液体参加时，范特荷夫规则就不适用了？ 7 -1 0 假定从氧化铝和二氧化硅粉料形成...