Universidad Nacional de Colombia Departamento de Física   Asignatura Física de Semiconductores     Tarea No 2 Para familiarizarse con la estructura del Si   Estudiante: Juan Felipe Ramírez Mayo, 2015

CRISTALOGRAFÍA 1. Mencione 3 métodos de crecimiento de materiales atómicos altamente alineados. [incluya URL de videos] a. Crecimiento epitaxial : consiste en el crecimiento ordenado de una capa monocristalina que mantiene una relación con respecto al substrato cristalino inferior.[1] VIdeo b. Método de Czochralski: El método consiste en la formación de un cristal en forma de varilla de material muy puro, por contacto con un baño de mezcla fundida en un crisol. La varilla, cuyo extremo, en el que se coloca una semilla de cristalización, se encuentra en conntacto con el baño, se hace girar y ascender lentamente, generandose un monocristal en forma de barra y quedando las impurezas en el baño. Utiliza un instrumento llamado “Puller”. [2] Video c. Metodo de Zona Flotante Consiste en hacer deslizar un tubo lleno de polvo del material a fundir por un horno en el que el elemento calefactor se dispone en un anillo. Se consigue de esta manera una zona fundida en la que se acumulan las impurezas que se van desplazando a lo largo del tubo. [3]

CRISTALOGRAFÍA Metodo de Czochralski: Es el método empleado en el 90% de los casos para obtener silicio monocristalino. El instrumento utilizado se llama “puller” el cual consta de 3 componentes: Horno Mecanismo de crecimiento de cristal Mecanismo de control de ambiente.

CRISTALOGRAFIA 2. Dibuje la estructura del diamante (o silicio) en las direcciones <100>, <110>, <111>, 3D y resalte los átomos internos: 3D

100

110

111

CRISTALOGRAFIA 3. Encuentre el número de átomos/cm2 en la superficie orientada <001> de una oblea de Si al hacer el corte en <001>, el número de átomos dentro del recuadro son 2, 4 cuartos de átomo, correspondientes a los átomos de las esquinas, y un átomo entero del centro. Superficie del plano= 5.43*10-82 cm2= 2.9484*10-15 cm2 Densidad superficial= 2/(2.9484*10^-15) [átomos/cm2] = 6.783*10^14 [átomos/cm2]

CRISTALOGRAFIA 4. A partir del valor de la constante de red (la distancia interatómica) calcule: a) la densidad del Silicio (número de átomos/cm3), b) la densidad del Silicio (gramos/cm3) A) Cada celda de silicio contiene el equivalente a 8 átomos 1 átomo de Si pesa 28,0855 u = (28,0855/NA) g = 28,0855/(6,022·1023) = 4,6638·10-23 g 8 átomos pesa = 8·4,6638·10-23 = 37,310-23 g Vamos a calcular el volumen de cada celda en cm³: 1 pm = 10-12 m = 10-10 cm Vc = (543·10-10 cm)³ = 160103007·10-30 cm³ = 160,103·10-24 cm³ d = m/V = 37,310·10-23/(160,103·10-24) = 0,233·10 = 2,33 g/cm³

B) En un cm³ hay tantas celdas como: n = 1/Vc = 1/(160,103·10-24) = 0,006246·1024 = 6,246·1021 celdas Como cada celda tiene 8 átomos, el número de átomos por cm³ es: 8·6,246·1021 = 49,968·1021 átomos/cm³

Referencias [1] http://www.gmun.unal.edu.co/ijaramilloj/cursos/tecnicas/exposiciones/Exposici%C3%B3n%2017/Resumen%20Crecimiento%20Epitexial.pdf [2] http://www.uned.es/cristamine/gemas/sintesis/chojral.htm [3] http://proton.ucting.udg.mx/materias/tecnologia/Metodo_de_Zona.htm