3.2 Diffusionsmechanismen

3.2.1 Atomare Mechanismen

Weitaus am häufigsten sind zwei Mechanismen:
Diffusion (des herausgegriffenen und gezielt betrachteten Atoms) über Leerstellen (inkl. Doppelleerstellen etc.) Direkte Diffusion von (Fremd)-Zwischengitteratomen ohne Beteiligung intrinsischer atomarer Fehlstellen
Leerstellendiffusion
Man lasse sich nicht von diesen einfachen Annimationen täuschen! Random-walk ist nicht ganz so zielgerichtet wie hier dargestellt. Der mittlere statistisch zurückgelegte Weg ist n1/2, d.h. bei n=25 Sprüngen, hat sich die Leerstelle oder das Zwischengitteratom 5 Sprungabstände in beliebiger Richtung vom Ausgangsort entfernt.

Andere Mechanismen sind:
hierzu siehe auch: englisches Skript
Indirekter Zwischengitteratom - Mechanismus (bei Eigen - Zwischengitteratomen)
indirekter ZWG-Mechanismus
In der Abbildung wird ein Elementarschritt gezeigt, ein Eigenzwischengitteratom (zur Orientierung hellblau dargestellt) verdrängt ein Gitteratom, das sich danach auf einem Zwischengitterplatz befindet.
"kick-out" Mechanismus bei Fremdatomen
"kick out"MechAniSmuS
Beim "kick-out" Mechanismus diffundieren interstitielle Fremdatome (i für interstitiell) sehr schnell im Gitter (siehe 1. Teil der Annimation). Durch Herausschlagen eines Gitteratoms ins Zwischengitter können sie in eine substitionelle Position (als s bezeichnet) überwechseln, hier sind sie dagegen nahezu unbeweglich. (Wie auch die freigesetzten Eigenzwischengitteratome)
  i  s + I
I steht für ein Eigenzwischengitteratom
Die gesamte Diffusion besteht also aus zwei verschieden schnellen Anteilen.
Frank-Turnbull Mechanismus (dissociative mechanism)
Frank-Turnbull Mechanismus
Hier handelt es sich um einen ähnlichen Mechanismus, wie bei dem "kick out" Vorgang. Hier schlägt das Fremdatom jedoch kein Gitteratom frei, sondern findet in der Lücke einer diffundierenden Leerstelle seinen Platz.
   i + V s
Da Leerstellen V in Silizium häufiger als Eigenzwischengitteratome sind, wird dieser Mechanismus als dominierend für die Diffusion von einigen Verunreinigungen in Silizium angenommen (Au oder Ni).
"Extended ZGA" Mechanismus (nicht in Literatur)

Diverse direkte Mechanismen (direkter Platzwechsel, Ringmechanismus)

Bei allen Mechanismen, mit mehr als einem zu betrachtenden Teilchen müssen zunächst die einzelnen Bewegungen gedanklich streng unterschieden werden. (s.u.).

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