Uma pastilha de silicio cristalino, de 10   c m de diâmetro e 1,0   m m de espessura, é recoberta com um filme fino de arsênio metálico puro (As), que é um dopante semicondutor. A pastilha de silicio recoberta com As é "cozida" em um forno de difusão a 1050 ∘ C para permitir que as moléculas de arsênio se difundam dentro da placa de silicio. A essa temperatura elevada, a solubilidade do arsênio no silício é 2,3 × 10 21 átomos de A s / c m 3 e o coeficiente de difusão de As e m silício sólido é 5,0 × 10 - 13   c m 2 / s . Inicialmente, existe uma impureza uniforme de arsênio no silício de 2,3 × 10 17 átomos de A s / c m 3 . Para obter a propriedade desejada de semicondutor e uma estrutura de um dispositivo microeletrônico, a concentração-alvo dos átomos de arsênio no silicio tem de ser menos de 2,065 × 10 20 átomos de As/cm   3 na profundidade de junção de 0,5   m m 1,0 × 10 4 μ m = 1   c m . Qual é o tempo de difusão requerido e qual o total de átomos de As que serão carregados no silício

Passo 1

O exercicio pede para determinarmos qual é o tempo de difusão requerido e qual o total de átomos de As que serão carregados no silício

H 2   d e n t r o   F ε

D A B = 1,24 × 10 - 11 c m 2 / s

c A @ 0.1 c m = 1.76 × 10 - 7 m o l / g E 2

C A S = 2.2 × 10 - 7 m o l / g f e

Passo 2

T = 373                         P = 1   A T m

C A S - C A C A S - C A = ε r f z 2 D A B t

2,2 - 1,26 2,2 - 0 = 0,2 = ε r f z 2 D A B t

z 2 D A B t = 0,179

t = 6.27 × 10 5 s = 174 h

Resposta

174 h