Цитата: Yura_L от 16.05.2019 13:22:16У кремния - три стабильных изотопа - 28, 29 и 30. Хотя 28-го сильно больше.
Облучение нейтронами Si-28 и 29 - приводит к образованию Si-29 и 30, и только Si-30 при поглощении нейтрона через бетта-распад превращается в стабильный фосфор З-31.
и так тоже можно...только вот нюанес какой - время облучения сильно возрастает, а с временем растет как раз количество дефектов кристаллической решетки, о которых вы пеклись, так шо невозможно отжигом восстановить. А обогащение в газовой центрифуге хорошо освоено в росатоме .
| Si28
| Si29
| Si30
|
Сечение захвата тепловых нейтронов, b
| 0,177
| 0,119
| 0,107
|
Распостраненность, %
| 92,223
| 4,685
| 3,092
|
http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/11785 Дело в том, что природный кремний содержит три стабильных изотопа: 28Si (C28 = 0.922297), 29Si (C29 = 0.046832) и 30Si (C30 = 0.030872) с разным его содержанием Ci [4]. Ядерное легирование атомами фосфора происходит только за счет изотопа 30Si, содержание которого в природном кремнии мало. Захватив медленный нейтрон, изотоп кремния 30Si трасмутируется в фосфор по следующей схеме: 30Si(n, γ)31Si → 31P + β− с периодом полураспада 2.62 h. Концентрация изотопа, участвующего в ядерной трансмутации в природном кремнии, равна: N30 = NSiC30 = 1.542 · 10^21 atoms/cm3, здесь NSi — число атомов кремния в cm3, которое определяется как NSi = NAρ(N28/A28 + N29/A29 + N30/A30) и равно 4.996 · 10^22 atoms/cm3, ρ — плотность материала; для кремния ρ = 2.33 g/cm^−3; Ai — атомные массы изотопов, точные значения которых для 28Si, 29Si и 30Si равны соответственно 27.9769, 28.9765 и 29.9737 [5]. Концентрацию введенного фосфора мы получим из (1), если учтем сечение поглощения медленных нейтронов σ 30, равное 0.107 b1 [6], время облучения и мощность нейтронного потока ϕ, которая для большинства исследовательских ядерных реакторов порядка 10^13 cm^−2 · s^−1. В этом случае, чтобы получить концентрацию фосфора 10^15 cm^−3, надо облучать природный кремний 190 h, т. е. более 7 дней. Концентрация 10^16 cm^−3 будет достигнута только через 79 дней непрерывного облучения. Однако при этом необходимо принять во внимание то, что, кроме тепловых нейтронов, за счет которых в основном и происходит нейтронное легирование, в нейтронном энергетическом спектре любого реактора присутствует большое количество быстрых нейтронов, которые разрушают порядок расположения атомов кремния кристаллической решетки, создавая обширные объемные области радиационных дефектов. Если время облучения небольшое, что соответствует слабой степени легирования, то тогда радиационные дефекты могут полностью исчезнуть при тепловом отжиге в температурном интервале 650−750◦C. Однако при большом времени легирования возможно образование комплексов: дефект — примесь фосфора, устойчивых к температурному отжигу. При этом часть примеси фосфора в таких комплексах может потерять свою электрическую активность и желаемая степень легирования не будет достигнута при расчете времени облучения по (1), как это наблюдалось для НТЛ германия [7], где при больших дозах облучения наблюдалась сублинейная зависимость концентрации примеси от времени облучения. Таким образом, длительное по времени облучение может значительно ухудшить электрические характеристики кремниевого материала. Очевидно, что решением этой проблемы может быть увеличение процентного содержания изотопа 30Si в кремнии, что позволит существенно уменьшить время облучения для получения желаемого уровня легирования.