ceramicas y polimeros, Diapositivas de Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente

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CAPITULO 3: DIFUSIÓN

ING. FELIX GABRIEL ORELLANA SANCHEZ

3.2. MECANISMOS DE LA DIFUSIÓN

Existen dos principales mecanismos de la difusión de los átomos en una red cristalina:

1. mecanismo sustitucional o por vacantes y

2) mecanismo intersticial.

MECANISMO DE DIFUSIÓN SUSTITUCIONAL

O POR VACANTES

Los átomos pueden moverse en la red cristalina de una posición atómica a otra si tienen suficiente energía de activación procedente de sus vibraciones térmicas y si existen vacantes u otros defectos cristalinos en la red hacia las que los átomos puedan desplazarse.

Las vacantes en los metales y aleaciones son defectos en equilibrio, y por ello siempre hay algunas presentes que posibilitan la difusión sustitucional de los átomos

Experimento que muestra el efecto Kirkendall. a) Al inicio del experimento de difusión (t = 0). b) Después de un tiempo, t, los marcadores se mueven en dirección opuesta a las especies que se difunden más rápidamente, B.

3.3 DIFUSIÓN EN ESTADO ESTACIONARIO

Este tipo de difusión tiene lugar cuando un gas no reactivo se difunde a través de una lámina metálica. Por ejemplo, cuando el hidrógeno gas se difunde a través de una lámina de paladio se alcanzan las condiciones del estado estacionario si el hidrógeno gaseoso se encuentra a presión elevada en un lado y a baja presión en el otro.

3.5 APLICACIONES INDUSTRIALES DE LOS

PROCESOS DE DIFUSIÓN

Muchos procesos de manufactura industrial utilizan la difusión en estado sólido. En esta sección se consideran los siguientes dos procesos de difusión: 1) el de endurecimiento superficial del acero por carburización con gas, y 2) la introducción de impurezas en obleas de monocristales de silicio, para fabricar circuitos electrónicos integrados.

5.5.2 DIFUSIÓN DE IMPUREZAS EN OBLEAS DE

SILICIO PARA CIRCUITOS INTEGRADOS

La difusión de impurezas en obleas de silicio para cambiar sus características de conductividad eléctrica es una fase importante en la producción de los circuitos electrónicos integrados modernos. En un método de difusión de impurezas en discos de silicio, la superficie se expone al vapor de una impureza apropiada a una temperatura de unos 1100°C en un horno de tubo de cuarzo, tal como se muestra en la figura

Difusión de impurezas en una oblea de silicio desde una cara. a ) La oblea de silicio de espesor muy exagerado posee una concentración de impurezas que disminuye desde la cara izquierda hacia el interior. b ) Representación gráfica de la misma distribución de impurezas.

Como en el caso de carburización con gas de una superficie de acero, la concentración de las impurezas difundidas en las superficies del silicio disminuye al aumentar la profundidad de la penetración, como se muestra en la figura anterior. Cambiando el tiempo de difusión también cambiará la concentración de las impurezas versus el perfil de profundidad de penetración