При наявності вакансії в обсязі або в поверхневому шарі решітки-якої з сусідніх з нею атомів може стрибком зайняти її місце Це рівнозначно тому, що вакансія стрибком переміститься на місце атома Багаторазове повторення такого акта і буде представляти собою міграцію вакансій і відповідно дифузію атомів у зворотному напрямку Однак навіть при переході атома зі свого вузла в сусідню вакансію він повинен подолати певний енергетичний барєр Перехід повязаний з необхідністю часткового розриву звязків з атомами, сусідніми в початковому стані, і з необхідністю пружного зміщення атомів, сусідніх з боку вакансії

На рис 82 показано, як змінюватиметься потенційна енергія атома в решітці в залежності від положення диффундирующего атома Енергетичний барєр Qa, Який необхідно подолати атому для його переходу в сусідню вакансію, являє собою енергію активації міграції Для більшості твердих тіл Qa становить величину порядку 1 еВ Відносна частка часу, протягом якого атом володіє енергією, достатньою для подолання барєру, пропорційна

exp(−Qa/kT )

Однак спочатку передбачалося, що вакансія вже мається на решітці У загальному ж випадку для дифузії по вакансійних механізму необхідно ще затратити енергію Qv на освіту вакансії Значення Qv, Як правило, трохи більше Qa

Таким чином, сумарна енергія активації дифузії по вакансії

онному механізму Q = Qa + Qv, А частота перескоків

f = Zν exp(−Qa/kT ) exp(−Qv/kT ) (89) вакансійних механізм є основним механізмом самодифузії і дифузії домішок заміщення За таким механізмом, наприклад,

відбувається дифузія In в Ge і Si

Слід розрізняти швидкість самодифузії по вакансіях і швидкість дифузії самих вакансій Дійсно, по сусідству з кожної дифундуючої вакансією завжди є атом, з яким вона може помінятися місцями, тоді як далеко не у кожного диффундирующего атома поруч є вакансія Імовірність того, що вакансія виявиться поруч з дифундують атомом, пропорційна концентрації вакансій Звідси випливає, що коефіцієнт самодифузії Dсд і коефіцієнт дифузії вакансій Dv різні, але повязані між собою таким співвідношенням:

Dсд = DvCv/Ca,                                     (810)

де Cv – Концентрація вакансій Ca – Концентрація вузлів, зайнятих атомами

Найважливішим наслідком, що випливають з наведеної залежності, є висока чутливість швидкості дифузії по вакансійних механізму до наявності власних дефектів Наявність дефектів полегшує встановлення рівноважної концентрації вакансій, сприяє прискоренню дифузії і зменшенню її енергії активації З цієї причини в полікристалічних зразках дифузія домішок відбувається в основному по межкристаллитного кордонів

Джерело: І А Случинський, Основи матеріалознавства і технології напівпровідників, Москва – 2002