Va yarimotkazgichli asboblar texnologiyasi
Yarimo‘tkazgich plastinkalarni organik eritmalarda
Download 94.09 Kb. Pdf ko'rish
|
|
10.2. Yarimo‘tkazgich plastinkalarni organik eritmalarda tozalab yuvish Bu k o ‘rinishdagi ishlov berish kim yoviy reaksiyalar natijasida sirtdagi iflosliklarni parchalash y o ii bilan to zalash d an iborat. Kimyoviy yog‘sizlantirish deganda ishlov beriluvchi m aterialga t a ’sir qilm aydigan, b iroq yog‘ m olekulalarini p archalovchi jaray o n n i bajaruvchi tarkib tushuniladi. Bu jaray o n d a teskari ifloslanish r o ‘y berm ay, barch a yog4 m olekulalari eritm aga o £tadi. Yuvuvchi kukun eritm alarda yog'sizlantirish, asosan yelim langan plastinkalarni m exanik silliqlangandan socng to 4g tuz eritm asidan iborat b o ig a n sovun plastinka sirtidagi sovunli y o g ia r eritm asiga o ia d i, s o iig suvda yuvib tozalanadi. Sovunlanish yogMariga m urakkab efirlar glitserin va yuqori m olekulali organik kislotalardan (stearin, olein, p alm itin va boshqalar) tarkib to p g an o'sim lik va hayvon y o g ia ri kiradi. M asalan, stearinning sovunlanish jarayonini quyidagi ten g lam ad an k o 'rish m um kin. ( C I7H 35COO)3 C 3H 5 + 3 N a O H = 3 C i7H 35C O O N a+C 3H5(O H )3, ( I I I .l ) bu yerda С ^ Н ззС О О Ы а - n atriy stearati (sovun); C 3H 5 (O H ) 3 -glitserin. Ikkala m odda suvda oson eriydi. Ishqorlarda yog‘sizlantirish kim yoviy reaksiya ( I I I .l ) asosida ro ‘y beradi. B unda sovunlanm aydigan y o g ia r parch alan m ay d i, b iro q sirt-faol m oddaga ishqorni kiritilishida em ulsiya hosil b o 'lish i m um kin. T ozalanuvchi sirtga iflosliklarning qayta o 'tirish ig a em ulsiya to 'sq in lik 176 qilib, iflosliklarni yuvuvchi eritm a ushlab qoladi. Eritm ada ishqorning doim iy zichligini ushlab turish uchun ishqoriy metall tuzlari qo'shib turiladi, ular suv bilan o'zaro ta ’sir qilib, ishqor hosil qiladi. Yog'sizlantirish jarayoni turli usullarni q o ila sh (botirish, purkash va ultratovush vannalarda) bilan 70..90°C tem peraturalarda olib boriladi. Peroksid ammiakli yog'sizlantiruvchi eritm alar vodorod peroksid, am m oniy gidrooksid va suvdan (H ^C^NFLiOH il-^O = 1:1:4) tashkil topib, yarim o'tkazgichli asboblar va integral mikrosxemalarni tayyorlashning turli bosqichlarida keng qoilaniladi. Bunday eritm aning yog'sizlantirish xossasi organik erituvchilarga nisbatan yaxshi b o iib , universal hamdir. Chunki, ular sovunlanadigan va sovunlanmaydigan yogiarini, noorganik iflosliklarni, ham da natriy mis, kum ush va boshqa m etallar ionlarini ketkazadi. Yog'sizlantirish jarayonida vodorod peroksid atom ar kislorod chiqarish bilan parchalanadi: H20 2=0t+H20 (III.2) Atom ar kislorodning ajralib chiqishi tem peraturaga b o g iiq boiganligi uchun jarayon 80..90°Cda olib boriladi. A tom ar kislorod organik va noorganik iflosliklarni oksidlaydi. N H 4 OH ishqor pereoksidni ajralish reaksiyasini tezlashtiradi. Natijada sovunlanish yoki y ogiam ing emulsiyasi ham da Mendeleyev davriy sistemasidagi birinchi va ikkinchi guruh elem entlarini eritib yaxshi eriydigan kom plekslam i bogiaydi. Jarayon organik iflosliklar oksidlanishida karbonat gazining jadal ajralib chiqishi ko'piksim on ko'rinishda o'tadi. 10.3. Kislotalarda yuvib tozalash Bu usul sirtni yot atom lar va metall ionlari, y o g ii iflosliklar, ham da oksidlar, nitridlar, sulfidlar va boshqa kimyoviy birikm alarda tozalashda qoilaniladi. Metall ionlarni uzoqlashtirish ulam i vodorod ionlari bilan o 'rin almashtirishi ko'rinishida boradi. Metall atom larini ketkazish uchun m etallarni erituvchi kislotalar ishlatiladi. Tozalanuvchi sirtda metall atom larining qayta adsorbsiyasini bartaraf qilish uchun kompleks hosil qiluvchilar qoilaniladi. U lar metall ionlar bilan tu rg 'u n birikm alar — komplekslar hosil qiladi va eritm ada qoladi. 177 Kremniy plastinkalar sirtidan oksid pardalarni kyetkazish uchun vodorod ftoridi kislotaning asetondagi eritmasi 1:15 (hajmiy) nisbatda qoilaniladi. Bu ishda aseton qoilanilishiga sabab, u kremniy plastinka sirtini ftorli kislota bilan ifloslanishini kamaytiradi va bu holda reaksiya quyidagicha kechadi: S i0 2 + 4 H F ^ > SiF 4 +2H 2 0 , SiF 4 +2F- SiF6-2 , } (III.3) SiF6-2+ 2H -> H 2 SiF6 . 10.4. Suv bilan yuvib tozalash Suv bilan yuvish moysizlantirishdan so‘ng qutbli eritm a qoldiqlarini, yedirgich qoldiqlarini, flyuslarni, kislotalarni, ishqorlarni, tuzlarni va boshqa iflosliklami kyetkazish maqsadida qoilaniladi. Suvda ko'pchilik tuzlar, kislotalar va ishqorlar eriydi. Yuqori tem peraturalarda suv ko'pchilik metallar bilan ta ’sirlashadi. Tabiatda suv turli kirishmalar: changlar, gazlar, kimyoyaviy elem entlar, mikroorga- nizm lar bilan ifloslanadi. Shuning uchun ham tabiiy suv yarim- oikazgichli asboblar va IM Slarni tayyorlashda um um an qoilanilm aydi. Y arim oikazgichli asboblami tayyorlash jarayoni dastlabki bosqichlarida distillangan suv va keyingi bosqichlarida esa ionsizlantirilgan suvdan foydalaniladi. Toza suvni olishda avvalo tabiiy suvni mexanik kirishmalardan tozalanadi, ya’ni qum va mayda shag‘al qatlamlari orqali filtrlanadi, m ikroorganizmlar esa, xlorlash bilan tozalanadi. Suvni keyingi tozalash kolp martalab haydash bilan bajariladi. Bunday suvni distillangan suv deyiladi. Distillangan suvda yetarli katta m iqdorda kirishmalar b o iad i. Kirishm alar m iqdori \ m*h da o ich an ib , ular sulfatlar, xloridlar, kalsiy nitrati, o g ir m etallar va boshqalar b o iish i mumkin. Shunday qilib, distillangan suvni p-n o iish la rn i va yarim oikazgichli tagliklarni yuvish uchun ishlatish m um kin emas. O datda undan yarim oikazgichli asbobning korpus va qismlarini yuvishda va m ahsulotni kimyoviy yedirishdan oldin q o ilash m um kin. 0 4 a yuqori tozalikdagi, ya’ni ionsizlantirilgan suvni olish uchun distillangan suv qo'shim cha tozalanadi. Buning uchun distillangan suvda 178 mavjud bo'lgan noorganik kirishmalar: kationlar Fe2+, C u2+, N a2+, va anionlar N O 3 ", Cl", S 0 4 2- va boshqalardan tozalash zarurdir. Toza suvni olish uchun ion almashtirish usulidan foydalaniladi, ya’ni geterogen sistemada suv va ionit o‘rtasida ionlar almashinuvi ro ‘y beradi. Ionitlar sifatida odatda turli xildagi ion almashtiruvchi smolalarda foydalaniladi. Smolalar, ikki xil kation [i? - H ] va anionlarga [R - O H ] b o iin ad i. Bu yerda 7?-smolaning polimer asosi, H, O H —aktiv holatda kompleks hosil qiluvchi guruhlar. Smolalar sharcha kosrinishida b o ‘lib, ularning o ic h a m i 1-5 m m ni tashkil qiladi. Agarda distillangan suv oldin kationit sm olalar to id irilg an idish orqali o ‘tkazilsa, unda smolalar musbat zaryadlangan metall kationlarni ushlab qoladi. Agarda shu jarayondan so‘ng anionit smola to id irilg an idish orqali suv o4kaztlsa, unda suv tarkibidagi manfiy zaryadlangan anionlam i ushlab qoladi. Yarim o‘tkazgichli asboblar ishlab chiqarish sanoatida ionsizlantirilgan suvning ikki xili A va В markalari qo‘llaniladi. Tozalangan suvlaming tavsifiy param etrlari III. 2 -jadvalda ko‘rsatilgan. III. 2 -jadval Marka 300 К da solishtirm a qarshiligi, Om sm Oksidlanish, m g// dan kat ta em as Kremniy kislotasining mavjudligi, mg II D istillangan suv M 0 5-3-105 12, 0 10,0 Ionsizlantirilgan suv MO6 dan kichik b o ‘lm agan (B marka) 2, 5 1 , 0 Ionsizlantirilgan suv 7 1 0 6 dan kichik b o ‘lmagan (A marka) 1, 3 0 ,2 Yuvib tozalash jarayoni 50-60°C gacha isitilgan ionsizlantirilgan suvda amalga oshiriladi. Yuvib tozalashni past tem peraturalarda olib borish samaradorligi kam, yuqori tem peraturalarda esa ishlov berilayotgan sirtga b a’zi iflosliklar o'tirib qolishi m umkin. M asalan, ular ishqor tuzlari gidrolizi natijasida ishqoriy eritm alar qoldiqlari b o ‘lishi mumkin. Suv bilan yuvib tozalash ko‘p kaskadli vannalardan o ‘tqazish, kichik oqim, gidrom exanik usul, ultratovush vannalarda va boshqalar bilan bajariladi. 179 ШЛО-rasm. Gidromexanik yuvib tozalash jarayonining sxemasi: / - suvni to'kish; 2-ishlov beriluvchi plastinka; 3-cho‘tkalar; 4-suvni berish. 2 t/* : Botirish bilan yuvish o ‘ta ifloslangan plastinkalarni tozalash uchun laboratoriya sharoitida qo ilan ilib , soddaligi bilan ajralib turadi. K o'p kaskadli vannalardan o'tqazishda yuvib tozalash plastinkalardan iflosliklarning uzliksiz ketishini taminlaydi. Plastinkali kassetalar bir vannadan ikkinchi vannaga suv oqimiga qaram a-qarshi harakatlantiriladi. Kichik oqim da yuvib tozalash suv aylanish va suvni isitish qurilm alarida bajariladi. Sentrafuga diskida harakatlanayotgan plastinkalarga 50-200 kPa bosim ostida forsunka orqali suv beriladi. Sentrafugani aylanish chastotasi 200....600 ayl/min. Kichik oqim da yuvib tozalash afzalligi shundaki, suvning uzluksiz almashinishi va oqimning gidrom exanik ta ’siri plastinkalar sirtidan iflosliklarning samarali ketishini ta ’minlaydi. Gidrom exanik yuvib tozalash murakkab harakatlanuvchi su’niy yoki hayvon junlaridan tayyorlangan ch o ‘tkalar yordamida bajariladi (III. 10- rasm). Bu usul plastinka sirtiga suvning yopishqoqligini oshirib ifloslikni mexanik kyetkazishga olib keladi. Plastinkalar vakuum usul bilan mahkam lanadi. Ionsizlantirilgan suv bosim ostida beriladi. Uning kamchiligi c h o ik a orqali qaytadan ifloslanib qolishi b o iib , c h o ik a n i davriy tozalab turish zarur b o iad i. Y arim oikazgichli tagliklarga kimyoviy ishlov berish jarayoni kislotali yoki ishqoriy yedirgichlarning sirt qatlamiga ta ’siriga asoslangan. U shbu jarayon yarim oikazgich material bilan yedirgich orasida ikki turdagi m uhit chegarasi oraligida: qattiq taglik va suyuq yedirgich b o ia d i. Taglik bilan yedirgich kimyoviy o'zaro ta ’sirining boshqacha xususiyati shundan iboratki, yedirish jarayoni m uvozanatli b o im a y yuvilgan yarim oikazgich 10.5. Yedirish 180 materialning hajmi yedirgichnikidan kam. Yedirgichning ortiqchaligi va uning tem peraturasi o ‘zgarmas b o iish i tufayli kimyoviy ishlov jarayonini o ‘zgarmas tezlikda olib borish mumkin. Natijada yarim oikazgich m aterialdan ketkazilayotgan qatlam qalinligini aniq hisoblash mumkin. Biroq, shuni hisobga olish kerakki, yedirish tezligi yarim oikazgich plastinkani mexanik buzilgan qatlamdagi bilan buzilmagan qatlam da bir xil emas. Bu mexanik buzilgan qatlam da yarim oikazgich material bilan yedirgich o ‘rtasidagi o‘zaro ta ’sir jadal m aydonini kattaligi bilan tushuntiriladi. Demak, m exanik buzilgan qatlam da yedirish tezligi katta b o iad i. Y arimo£tkazgich m ateriallam i o ‘z-o ‘zidan eritilishining ikkita nazariyasi — kimyoviy va elektrokimyoviy nazariyalari mavjud. Kimyoviy nazariyaga asosan yarim oikazgich m aterialni eritish ikki bosqichda ro ‘y beradi: oldin material oksidlanadi, hosil b o ig a n oksid eritmaga o ‘tadi (eriydi). Elektrokimyoviy nazariyaga asosan, yarim oikazgich material bilan yedirgich orasidagi o ‘zaro ta ’sir oksidlanish va oksid eritilishi kimyoviy jarayon bilangina chegaralanmaydi, u anod va katod jarayonlardan iborat. Bunda yarim oikazgich plastinkani turli qismlari orasida mahalliy toklar o iish i bilan kuzatiladi. Yedirgichga yarim oikazgich tagliklarni botirishda taglik-yedirgich oraliq sirtida qo‘sh elektr qatlam hosil b o ia d i, elektrolit va taglik orasida potensiallar farqi vujudga keladi, ham da yarim oikazgichni eritilishining elektrokimyoviy jarayoni boiishiga olib keladi. Y arim oikazgichlarni suyuq yedirish uchun turli tarkibdagi yedirgichlar mavjud. H ar qanday yedirgichda ikkita majburiy tarkiblovchi- oksidlovchi va oksidni erituvchi b o iish i kerak. Oksidlovchi sifatida H N O 3 , H 2 SO 4 mineral kislotalar, H 2 O 2 , N a 203 peroksidlar, К 2 СГ 2 О 7 K M n 0 4 , NaCIO kompleks tuzlardan foydalanish mumkin. Oksidni erituvchilar sifatida galoid tarkibli H F, HS1 kislotalar, KOH, N aO H gidrooksidlar va boshqa bir qancha m oddalardan foydalaniladi. Suv, qoilanilish sharoitga qarab, oksidlovchi va kompleks hosil qiluvchi vazifalarini bajarishi mumkin. U ndan tashqari, yedirgichlar tarkibidagi asosiy tarkiblovchilardan, tashqari yedirish tezligini boshqaruvchi — sekinlashtirgichlar yoki tezlash- tirgichlar qo‘shiladi. Sekinlashtirgichlar orasida ancha keng tarqalgani karbonat kislotalar, ya’ni ulardan biri sirka kislota ishlatiladi. 181 Tezlashtirgichlar ko‘p hollarda yarim o‘tkazgichni qo 4shim cha faol oksidlovchi b o iib , yedirish jarayoni tezligini orttiradi. Tezlashtirgichlar sifatida og'ir galogenlar (Br 2 , b ), unga mos kislotalar (HBr, H I) yoki tuzlar (KB2, N a l) dan foydalaniladi. Bulardan eng ko‘p qo ‘laniladigani bromdir. Germaniyni yedirish. Germ aniyga kimyoviy ishlov berish uchun turli tarkibli yedirgichlar ishlatiladi. G erm aniy uchun asosan nitrat kislota ( H N 0 3) va vodorod ftoridi (H F ), ham da vodorod gidroksidi (H 2 O 2 ) kabi yedirgichlardan foydalaniladi. N itrat kislota germaniyni kuchli oksidlovchi b o ‘lsa, ftorid kislota (H F ) germaniy ikki oksidini oson eritadi. Vodorod peroksidini germaniy uchun yedirgich sifatida ishlatganda kimyoviy jarayon 70-80°C tem peraturada olib boriladi. Kimyoviy reaksiyani tezlashtirish uchun brom , sekinlashtirish uchun esa, sirka kislota qo ‘shish mumkin. Kimyoviy ishlovning asosiy param etri germaniyni yedirish tezligidir. Turli tarkibdagi yedirgichlar va turli kristallografik yo‘nalishga yedirish tezligi bir-biridan farq qiladi. Germ aniyning erish tezligidagi farqlar kristall panjaradan atom larni ajratib olish uchun kerak bo4gan energiya- ning bir xil bo'lmasligidan kelib chiqadi. G erm aniy uchun eng ko‘p qo'llaniladigan yedirgichlarga quyidagilar kiradi (III.3-jadval): III.3-jadval Yedirgich turi Tarkibi Q o ‘llanilishi Yedirgich N:2 1ml H 2 0 2\ 1 ml HF; 4m l H20 (100) sirt uchun Ishqor-peroksidli 8g NaOH\ 100 ml 30%li H 2 0 2 Turli kristallografik tekisliklar uchun Sr-4 25 ml H N O 15 ml HF, 15 ml CH jO OH , O, 3 ml Br Barcha kristallografik y o ‘nalishlar uchun Kukunli yedirgich Jg HNOf, 22 HF\ 2g 50 % AgNOj eritma D islokatsiyalarni aniqlash uchun Kremniyni yedirish. Krem niy uchun yedirgichlarni tanlash germaniyga nisbatan chegaralanganligi kremniy sirtining doimo turg‘un oksid S i0 2 bo'lishligi bilan aniqlanadi. Shuning uchun kremniy uchun asosan ishqorlar va kislotalardan foydalaniladi. Kislotali yedirgichlar sifatida nitrat va ftorid kislotalarning turli aralashmalari qoilaniladi. 182 Kremniyni yedirish juda katta tezligi H N 0 3 :H F = 1 : 4 . 5 mol nisbatda b o iad i. Bunday tarkibli yedirgichda kremniy erishi quyidagi reaksiya bo 6yicha kechadi: 3Si+4HN03+18HF=3H 2 SiF 6 + 4 N 0+ 8H 2 0 . (III.4) Ishqoriy yedirgichlar sifatida K ON va N aOH ning (10-20%) suvli eritm alaridan foydalaniladi. Ishqoriy tarkibda kremniyni yedirish 90- 100°C tem peraturada o'tkaziladi. Ishqoriy yedirgichlarda ishlov berish kremniy sirtini talab darajasidagi silliqligini bermaydi. Shuning uchun bu yedirgich sanoatda keng qoilanilm aydi. Biroq anizotrop yedirishda, ya’ni sirtda qandaydir shakl hosil qilishda (V -ko‘rinish) q o ila sh mumkin. Ishqoriy yedirgichning kamchiligi ishqoriy metall ionlari bilan kremniy sirtini ifloslanishi b o iib , uni kyetkazish ancha qiyin. Bunday yedirgichda hosil qilingan sirt shakli notekis va u m exanik ishlov berish sifatiga kuchli bogiiq. III.4-jadvalda Si uchun H N O 3 -H F asosidagi asosiy yedirgichlar berilgan. III.4-jadval Yedirgich turi Tarkibi Q o ‘llanilishi O ptim al ish vaqti Sr-8 Sr-4A Uayt yedirgich D esh yedirgich! HNO 3 - 2 , HF-\ H N 0 3 - 5, HF - 3 CH 3 COOH- 3 H N 0 3 - 3, HF - 1 H N 0 3 - 3, HF - 1 CH 3 COOH- 8 K im yoviy silliqlash Kim yoviy silliqlash , p-n o'tish chegarasi paydo qilish. ( I l l )tekislik b o ‘yicha silliqlash. Barcha tekisliklar b o ‘yicha sekin kim yoviy silliqlash. 1-2 min 2 -3 m in 15 s ldan 16 soatgacha Kremniyda asosiy kristallografik tekisliklar bo'yicha yedirish tezligi quyidagi m unosabatlarda b o iad i: ( 110 )> ( 100 )> (lll)-k islo ta li yedirgichlar uchun va ( 100 )>( 110 )>( 111 ) - ishqoriy yedirgichlar uchun. Kremniy karbidini yedirish. Kremniy karbidi (SiC) bir qancha yuz gradus (°C) tem peraturalarda kimyoviy ta ’sirlarga o 'ta chidamli. Yuqorida ko'rilgan yedirgichlarning birortasi ham kremniy karbididan tayyorlangan taglik sirtini ishlovdan o'tkazolm aydi. Krem niy karbidi uchun yedirgichlardan to ‘g‘ri keladigani tarkibida erigan tuzlar va ishqorlar b o iad i. Misol tariqasida kremniy karbidi uchun bir qancha yedirgichlarni 900°C tem peraturada erigan N aO H (KO H); 1000°C tem peraturada erigan tuz К 2 СОз; 1000°C tem peraturada 3:1 183 m unosabatda olingan erigan tuzlar N a 2 CC >3 va K 2 C O 3 ni ko‘rsatish mumkin. Galliy arsenidini yedirish. Galliy arsenidi ishqoriy va kislotali yedirgichlarda yediriladi. Tajribada 5% li suvli eritma NaOH va 30%li vodorod peroksidi 5:1 m unosabatda olingan ishqoriy yedirgichdan 40- 60°C tem peraturada taglikka kimyoviy ishlov berish uchun foydalaniladi. Nitrat va xlorid kislota va suv aralashmasidan 1:2:2 m unosabatda olingan kislotali yedirgich 25-30°C tem peraturada (111) tekislikda yo‘nalgan galliy arsenidi taglikni yedirish uchun foydalaniladi. Galliy arsenidni taglik uchun jilvirlovchi sifatida tarkibida nitrat va ftorid kislota va suv 3:1:2 m unosabatda olingan yedirgichdan foydalaniladi. M ahalliy epitaksiya uchun ham da yarim o‘tkazgich tuzilm alarni alohida sohalarda ajratish uchun galliy arsenidi tagliklikni tayyorlashda anizotrop yedirish ancha qiziqish uyg'otadi. Galliy arsenidini anizotrop yedirish uchun suv, vodorod peroksid va sulfat kislota Download 94.09 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|