武汉理工 材料科学基础 课后答案_第七章
第七章答案 7-1略
7-2浓度差会引起扩散，扩散是否总是从高浓度处向低浓度处进行?为什么？
解：扩散是由于梯度差所引起的，而浓度差只是梯度差的一种。当另外一种梯度差，比 如应力差的影响大于浓度差，扩散则会从低浓度向高浓度进行。
7-3欲使Ca在CaO中的扩散直至CaO的熔点（260CTC）时都是非本质扩散，要求三价离 子有什么样的浓度？试对你在计算中所做的各种特性值的估计作充分说明。已知CaO肖特 基缺陷形成能为6eVo
解：掺杂M引起V' ' Ca的缺陷反应如下：
当CaO在熔点时，肖特基缺陷的浓度为:
3+2 +
所以欲使Ca在CaO中的扩散直至CaO的熔点（260CTC）时都是非本质扩散，M的浓度 为，即2+3+
7-4试根据图7-32查取：（1） CaO在1145°C和1650°C的扩散系数值；（2） A1203在 1393 °C
2+3+和1716°C的扩 散系数值；并计算CaO和A1203中Ca和A1的扩散活化能和DO 值。 解：由图可知CaO在H45°C和1650°C的扩散系数值分别为，A1203在1393°C和1716°C 的扩散系数值分别为根据可得到CaO在1145°C和1650°C的扩散系数的比值为：
，将值代入后可得，A1203的计算类推。 7-5巳知氢和镣在面心立方铁中的扩散数据为 2 cm/ s
和2cm/s,试计算1000°C的扩散系数，并对其差别进行解释。 解：将T=1OOO°C代入上述方程中可得
□,同理可知
原因：与镣原子相比氢原子小得多，更容易在面心立方的铁中通过空隙扩散。
7-6在制造硅半导体器体中，常使硼扩散到硅单晶中，若在1600K温度下，保持硼在硅 单晶 —3表面的浓度恒定（恒定源半无限扩散），要求距表面10cm深度处硼的浓度是表面浓 度的 —半，问需要多长时间（已知D1600°C = 8X10-12cm/s；当2时，）？解：此模型可 以看作是半无限棒的一维扩散问题，可用高斯误差函数求解。
其中
-122=0,,所以有 0. 5=s。, &go. 5,把=10cm, D1600°C =8X 10-3cm/s 代入得 t=
2 + 7-7 Zn在ZnS中扩散时，563°C时的扩散系数为3X10cm/s； 450°C时的扩散系数为 -421.0X10cm/s,求：（1）扩散活化能和D0； （2） 750°C时的扩散系数；（3）根据你 对结构的了解，请从运动的观点和缺陷的产生来推断活化能的含义；（4）根据ZnS和ZnO 相互类似，预测D随硫的分压而变化的关系。一42
解：（1）参考 7-4 得=48856J/mol, D0=3X10-15cm/s； 2 （2）把T=1023K代入中可得=
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