La figure 3.3 montre le diagramme de phase en coordonnées P-V et la figure 3.4 montre le diagramme de phase en coordonnées T-S.

Figure 3.3. Diagramme PV de phase Fig. 3.4. Diagramme de phase T-S

Désignations:

t + l – région de coexistence à l’équilibre du solide et du liquide

t + p – région de coexistence à l'équilibre du solide et de la vapeur

l + n – région de coexistence à l’équilibre du liquide et de la vapeur

Si sur le diagramme P-T, les zones des états biphasés étaient représentées sous forme de courbes, alors sur les diagrammes P-V et T-S, ce sont quelques zones.

La ligne AKF est appelée courbe limite. Elle est à son tour divisée en une courbe limite inférieure (section AK) et une courbe limite supérieure (section KF).

Sur les figures 3.3 et 3.4, la ligne BF, où se rencontrent les régions de trois états biphasés, est le point triple étendu T des figures 3.1 et 3.2.

Lorsqu'une substance fond, ce qui, comme la vaporisation, se produit à température constante, un mélange biphasique d'équilibre de phases solides et liquides se forme. Les valeurs du volume spécifique de la phase liquide dans la composition d'un mélange diphasique sont tirées de la figure 3.3 de la courbe AN, et les valeurs du volume spécifique de la phase solide - de la courbe BE .

A l'intérieur de la zone délimitée par le contour AKF, la substance est un mélange de deux phases : liquide bouillant (L) et vapeur sèche saturée (P).

En raison de l'additivité du volume, le volume spécifique d'un tel mélange biphasique est déterminé par la formule

entropie spécifique :

1. Points singuliers des diagrammes de phases

1. Point triple

Le point triple est le point où convergent les courbes d’équilibre des trois phases. Sur les figures 3.1 et 3.2, il s'agit du point T.

Certaines substances pures, par exemple le soufre, le carbone, etc., à l'état solide d'agrégation, comportent plusieurs phases (modifications).

Il n’y a aucune modification aux états liquide et gazeux.

Conformément à l'équation (1.3), dans un système de déformation thermique à un composant, pas plus de trois phases ne peuvent être simultanément en équilibre.

Si une substance présente plusieurs modifications à l'état solide, alors le nombre total de phases de la substance dépasse trois et une telle substance doit avoir plusieurs points triples. À titre d'exemple, la figure 3.5 montre le diagramme de phase P – T d'une substance qui présente deux modifications à l'état solide d'agrégation.

Figure 3.5. Diagramme phase P-T

substances à deux cristaux

quelles phases

Désignations:

I – phase liquide ;

II – phase gazeuse ;

III 1 et III 2 – modifications à l’état solide d’agrégation

(phases cristallines)

Au point triple T 1, sont en équilibre : les phases gazeuse, liquide et cristalline III 2. Ce point est basique point triple.

Au point triple T2, sont en équilibre : les phases liquide et deux phases cristallines.

Au point triple T3, les phases gazeuse et cristalline sont en équilibre.

Il existe cinq modifications (phases) cristallines connues de l'eau : III 1, III 2, III 3, III 5, III 6.

La glace ordinaire est la phase cristalline III 1, et d'autres modifications se forment à des pressions très élevées de plusieurs milliers de MPa.

La glace ordinaire existe jusqu'à une pression de 204,7 MPa et une température de 22 0 C.

Les modifications (phases) restantes sont la glace plus dense que l'eau. L'une de ces glaces, « glace chaude », a été observée à une pression de 2000 MPa jusqu'à une température de + 80 0 C.

Paramètres thermodynamiques basique point triple de l'eau ce qui suit:

T tr = 273,16 K = 0,01 0 C ;

P tr = 610,8 Pa ;

Vtr = 0,001 m 3 /kg.

Anomalie de la courbe de fusion (
) n'existe que pour la glace ordinaire.

(1. Règle de phase. 2. Concepts de diagrammes de phases d'équilibre. 3. Règle des segments. 4. Diagramme d'étatIIIsorte de)

1. Règle des phases

Lorsque la température ou la concentration des composants change, le système (alliage) peut se trouver dans différents états. Au cours du processus de transition d'un état à un autre, des transformations de phase s'y produisent - de nouvelles phases apparaissent ou des phases existantes disparaissent.

La possibilité de changer l'état du système, c'est-à-dire le nombre et la composition chimique des phases, est déterminée par sa variabilité - nombre de degrés de liberté.

Définition. Le nombre de degrés de liberté d'un système est le nombre de facteurs externes (température, pression) et internes (concentration) qui peuvent être modifiés sans modifier le nombre de phases du système.

Équation de la règle de phase ( Loi de Gibbs) pour un système à pression constante formé de plusieurs composants a la forme

C = K – F + 1, (3.1)

où C est le nombre de degrés de liberté (variabilité du système) ; K – nombre de composants ; Ф – nombre de phases.

Puisque le nombre de degrés de liberté est toujours supérieur ou égal à zéro, c'est-à-dire Avec  0, alors la condition est satisfaite entre le nombre de composants et de phases

F  K + 1, (3.2)

établir le nombre maximum possible de phases d’équilibre dans les alliages.

2. Concepts sur les diagrammes de phases d'équilibre

Diagrammes de phases d'équilibre ( diagrammes d'état) sont utilisés pour étudier la structure des alliages, choisir leurs modes de traitement thermique, etc.

Un diagramme de phases d'équilibre montre quelles phases existent dans des conditions données (concentration des composants et température) dans des conditions d'équilibre. À partir du diagramme, vous pouvez déterminer l'état d'agrégation, la quantité et la composition chimique des phases, ainsi que l'état de la phase structurelle de l'alliage en fonction de la température et de la concentration des composants qui le composent.

Le diagramme de phases d'équilibre est un « graphique » sur l'axe des abscisses duquel est tracée la concentration des composants (la teneur totale en composants dans tout alliage est de 100 %) et sur l'axe des ordonnées la température. Les points extrêmes (gauche et droite) sur l'axe des x du diagramme correspondent à des composantes pures. Tout autre point sur cet axe correspond à une certaine concentration de composants d'alliage.

Par exemple, pour un alliage à deux composants (Fig. 3.1), le point UN correspond à pur, c'est-à-dire contenant 100 % de composant A, point DANS– composant pur B, point C – alliage contenant 75% A et 25% B, point D – un alliage contenant 75% de B et 25% de A. L'axe de concentration indique l'évolution de la teneur de l'un des composants (sur la Fig. 3.1 - composant B).

Riz. 3.1 – Coordonnées du diagramme de phases d’équilibre

Pour construire des diagrammes de phases, des alliages de compositions diverses sont étudiés à différentes températures. La méthode traditionnelle de construction de diagrammes est la méthode d'analyse thermique, qui permet d'obtenir des courbes de refroidissement des alliages dans les coordonnées « température - temps » - courbes de refroidissement(alliages).

Les alliages sont refroidis à une vitesse très faible, c'est-à-dire dans des conditions proches de l'équilibre.

La construction des diagrammes de refroidissement s'effectue dans l'ordre suivant :

dans les coordonnées « température – concentration », sont tracées des lignes verticales correspondant aux alliages des compositions étudiées (plus le pas de concentration est petit, plus le diagramme est précis) ;

des courbes de refroidissement sont construites pour ces alliages ;

Sur les lignes verticales, les points indiquent la température à laquelle la température change. état d'agrégation ou structure alliages;

les points de transformations identiques de différents alliages sont reliés par des lignes qui limitent les zones d'états identiques du système.

Nous avons réalisé de telles constructions dans le travail de laboratoire n°1 lors de la construction du diagramme de phase « zinc - étain » («Zn – Sn»).

Le type de diagramme dépend de la manière dont les composants à l’état solide et liquide interagissent les uns avec les autres.

Les diagrammes les plus simples sont des systèmes binaires (doubles ou à deux composants) ( les systèmes multicomposants peuvent y être réduits avec des valeurs fixes de composants « redondants »), dont les principaux types comprennent les diagrammes de phases pour les alliages, qui sont état solide(à température normale) :

a) mélanges mécaniques de composants purs (type I) ;

b) alliages à solubilité illimitée des composants (type II) ;

c) alliages avec une solubilité limitée des composants (type III) ;

d) alliages avec formation d'un composé chimique (type IV).

Dans la conférence, nous examinerons la construction de diagrammes de phases d'équilibre en utilisant l'exemple d'un diagramme de phases du troisième type - un alliage avec une solubilité limitée des composants (d'autres types de diagrammes sont discutés dans les travaux de laboratoire).

Mais d’abord, discutons de ce qui est important pour analyser de tels diagrammes : règle de segmentation(levier).

Considérons P.− T− X diagrammes pour systèmes binaires. Travail d'étude intensif P.− T− X les diagrammes de phases ont montré que l'utilisation de pressions élevées (dizaines et centaines de milliers d'atmosphères) conduit dans certains cas à un changement du type de diagramme de phases, à un changement brutal des températures de phase et des transformations polymorphes, à l'apparition de de nouvelles phases absentes dans un système donné à pression atmosphérique. Par exemple, un diagramme avec une solubilité illimitée à l'état solide à haute température et la décomposition de la solution solide α en deux solutions solides α1 + α2 à basse température peuvent progressivement se transformer en un diagramme avec eutectique avec une pression croissante (voir Fig. 4.18, UN). En figue. 4.18, b montre le diagramme d'état du système Ga – P dans lequel le composé semi-conducteur GaP est formé. En fonction de la pression, ce composé peut fondre de manière congruente ou incongrue. L’apparence du double diagramme change en conséquence. T− X sur diverses sections isobares triple P.− T− X des diagrammes.

En pratique, volumétrique P.− T− X les diagrammes sont construits très rarement. Généralement des transformations de phase en trois dimensions P.− T− X Cartes Ana

Riz. 4.18. UN- P.− T− X diagramme; b- P.− T− X diagramme d'état

Systèmes Ga – P avec un composé GaP fondant de manière congruente et incongrue dans

en fonction de la pression.

lyser grâce à leurs projections dans l'avion P.− T, T− X Et P.− X, ainsi que diverses sections à températures ou pressions constantes (voir Fig. 4.18, UN).

Notez que lors de l'analyse des transformations de phase dans un système, il convient de distinguer P.− T− X diagrammes de phases dans lesquels la pression de dissociation P. dis9 est petit et P. sur le diagramme de phases - c'est la pression externe et dans laquelle la pression de dissociation est élevée et P.- Ce P. dis. Dans les systèmes dont les composants ont une faible pression de dissociation et dans lesquels le point de fusion maximum du mélange est inférieur au point d'ébullition le plus bas (il n'y a pas de composants hautement volatils dans le système), le rôle de la phase gazeuse lors des transformations de phase peut être négligé . Si la pression de dissociation de l'un des composants est élevée (le système contient des composants hautement volatils), alors la composition de la phase gazeuse doit être prise en compte à des températures supérieures et inférieures au liquidus.

Regardons de plus près les diagrammes de phases P. dis - T− X avec une haute

pression de dissociation (diagrammes de phases avec composants très volatils). Il convient de noter que l'attention portée à eux a augmenté en raison du rôle accru des composés contenant des composants volatils dans l'électronique à semi-conducteurs. Il s'agit par exemple des composés AIIIBV contenant les composants hautement volatils phosphore et arsenic, des composés AIIBVI contenant du mercure, AIVBVI contenant du soufre, etc.

Tous les composés semi-conducteurs ont une région d'homogénéité plus ou moins étendue, c'est-à-dire qu'ils sont capables de se dissoudre en eux-mêmes.

9 P. dis est la pression d'équilibre pour les conditions données de dissociation de toutes les phases en équilibre. S'il y a un composant très volatil dans le système P. dis est la pression de dissociation à l'équilibre du composant hautement volatil du système.

l'un des composants en excès par rapport à la composition stoechiométrique ou un troisième composant.

Tout écart par rapport à la composition stœchiométrique affecte les propriétés électriques (voir chapitre 3). Par conséquent, afin d'obtenir de manière reproductible des cristaux contenant un composant volatil doté de propriétés spécifiées, il est également nécessaire d'obtenir de manière reproductible des composés d'une composition donnée.

Cependant, la volatilité de l'un des composants du composé entraîne un écart par rapport à la composition stoechiométrique en raison de la formation de lacunes - anioniques ou cationiques - en fonction de la pression de dissociation du composant le plus élevé et, par conséquent, d'un excès de autre composant. Comme déjà discuté au Chap. 3, des lacunes dans un certain nombre de composés peuvent créer des niveaux d'accepteurs ou de donneurs, affectant ainsi les propriétés physiques.

L'énergie de formation des lacunes dans les positions A et B n'est presque jamais la même, donc la concentration des lacunes anioniques et cationiques est également différente, et la région d'homogénéité du composé s'avère asymétrique par rapport à la composition stoechiométrique. En conséquence, pour presque tous les composés, la température de fusion maximale ne correspond pas à un alliage de composition stoechiométrique.10

Il est possible d'empêcher un changement dans la composition d'un composé dû à la volatilité s'il est cultivé à partir d'une masse fondue ou d'une solution à une pression externe du composant volatil égale à la pression de dissociation à la température de croissance. Cette condition est choisie en utilisant P. dis - T– X des diagrammes.

La pression de dissociation d'un composant hautement volatil dans les alliages dépend fortement de sa composition, diminuant généralement avec une concentration décroissante de ce composant, comme par exemple pour le système In-As (la pression de dissociation de l'arsenic diminue de près de quatre ordres de grandeur avec diminution de la concentration d'arsenic dans la plage de 100 à 20 %). En conséquence, la pression de dissociation du composant volatil dans le composé est bien inférieure à la pression de dissociation sur le composant pur à la même température.

Cette circonstance est utilisée dans le schéma à deux températures pour obtenir ce composé. Deux zones de température sont créées dans un four.

10Néanmoins, pour les composés, en particulier AIII BV, avec une zone d'homogénéité étroite et pour la plupart des composés, en particulier AIV BVI, avec une largeur moyenne de la zone d'homogénéité, la notion de composés à fusion congruente est utilisée, car les écarts de la température de fusion réelle du composé à partir de la température de fusion du composé de composition stoechiométrique sont insignifiants.

Riz. 4.19. P. dis - T section P. dis - T− X diagrammes de phases du système Pb – S. 1 -

ligne triphasée ; 2 - PS 2 soufre pur sur PbS+S2 ; 3 - PS 2 sur PbS+Pb.

On a une température T 1, égale à la température de cristallisation du composé. Un récipient avec une fonte est placé ici. Dans la deuxième zone, le composant volatil pur du composé, As, est placé. Température T 2 dans la deuxième zone est maintenu à une température égale à laquelle la pression de dissociation du composant volatil sous sa forme pure est égale à la pression de dissociation de ce composant dans le composé à température T 1. De ce fait, dans la première zone, la pression de vapeur du composant volatil au dessus du composé est égale à sa pression de dissociation partielle dans le composé, ce qui évite la volatilisation de ce composant à partir du fondu et assure la cristallisation du composé d'un composition donnée.

En figue. 4.19 est donné P.− T projection du diagramme de phase Pb – S.

La ligne continue montre la ligne d'équilibre triphasique des phases solide, liquide et gazeuse, limitant la région de stabilité du composé solide ; ligne pointillée - lignes d'isoconcentration dans la région d'homogénéité. Les lignes d'isoconcentration montrent des compositions présentant des écarts égaux par rapport à la stœchiométrie (compositions identiques) vers un excès de plomb (conductivité n-type) ou vers un excès de soufre (conductivité p-type), équilibre à des valeurs données de température et de pression de vapeur de soufre. Doubler n= p correspond aux valeurs de température et de pression PS 2, dans lequel la phase solide a une composition strictement stoechiométrique. Il traverse la ligne triphasée à une température qui correspond au point de fusion du composé stoechiométrique. ou vers un excès de soufre (conductivité p-taper).

Comme on peut le voir sur la Fig. 4.19, le point de fusion d'un composé de composition stoechiométrique est inférieur à la température de fusion maximale qu'a un alliage avec un excès de plomb par rapport à la composition de la formule. Une forte dépendance de la composition cristalline à la pression partielle de vapeur du composant volatil est visible. Dans la région des températures élevées, toutes les courbes correspondant à des compositions différentes se rapprochent de la droite n= p. À mesure que la température diminue, la différence entre les pressions d'équilibre correspondant aux différentes compositions augmente. Ceci explique la difficulté d'obtenir un alliage d'une composition donnée directement lors de la cristallisation, qui s'effectue à haute température. Étant donné que les courbes de pression partielle pour différentes compositions sont similaires, de petits écarts aléatoires dans la pression de vapeur d'un composant volatil peuvent entraîner un changement notable dans la composition de la phase solide.

Si, après croissance, le cristal est soumis à un recuit à long terme à des températures plus basses et à une pression telle que les lignes d'isoconcentration pour différentes compositions divergent fortement, alors la composition du cristal peut être amenée à une valeur donnée. Ceci est souvent utilisé dans la pratique.

Introduction

Les diagrammes de phases font partie intégrante de toute discussion sur les propriétés des matériaux lorsque nous parlons de l'interaction de différents matériaux. Les diagrammes de phases sont particulièrement importants en microélectronique, car Pour la fabrication des fils et des couches de passivation, une large gamme de matériaux différents doit être utilisée. Dans la production de circuits intégrés, le silicium est en contact étroit avec divers métaux ; nous accorderons une attention particulière aux diagrammes de phases dans lesquels le silicium apparaît comme l'un des composants.

Ce résumé traite des types de diagrammes de phase, du concept de transition de phase, de solubilité solide et des systèmes de substances les plus importants pour la microélectronique.

Types de diagrammes de phases

Les diagrammes de phases monophasés sont des graphiques qui représentent l'état de phase d'un seul matériau en fonction de la pression, du volume et de la température. Il n'est généralement pas habituel de dessiner un graphique tridimensionnel sur un plan bidimensionnel - ils représentent sa projection sur le plan température-pression. Un exemple de diagramme d'état monophasé est donné sur la figure. 1.

Riz. 1.

Le diagramme délimite clairement les zones dans lesquelles le matériau ne peut exister que dans un seul état de phase : solide, liquide ou gazeux. Le long des lignes délimitées, une substance peut avoir deux états de phase (deux phases) qui sont en contexte l'un avec l'autre. N'importe laquelle des combinaisons a lieu : solide - liquide, solide - vapeur, liquide - vapeur. Au point d'intersection des lignes du diagramme, appelé point triple, les trois phases peuvent exister simultanément. De plus, cela est possible à une seule température, le point triple constitue donc un bon point de référence pour les températures. Généralement, le point de référence est le point triple de l'eau (par exemple, dans les mesures de précision utilisant des thermocouples, où la jonction de référence est en contact avec le système glace-eau-vapeur).

Un diagramme de phases binaire (diagramme de phases du système binaire) représente l'état d'un système à deux composants. Dans de tels diagrammes, la température est tracée le long de l'axe des ordonnées et le pourcentage des composants du mélange est tracé le long de l'axe des abscisses (il s'agit généralement soit d'un pourcentage de la masse totale (% en poids), soit d'un pourcentage de la masse totale. nombre d'atomes (at. %)). La pression est généralement supposée être de 1 atm. Si l'on considère les phases liquide et solide, les mesures de volume sont négligées. En figue. 2. montre un diagramme de phase biphasé typique pour les composants A et B en utilisant le poids ou le pourcentage atomique.

Riz. 2.

Une lettre? la phase de la substance A avec le soluté B est indiquée, ? Cela signifie une phase de substance B avec la substance A dissoute dedans, hein ? + ? désigne un mélange de ces phases. La lettre (de liquide) signifie la phase liquide, et L+ ?? et L+ ? phase liquide moyenne plus phase ou respectivement. Les lignes séparant les phases, c'est-à-dire les lignes sur lesquelles différentes phases d'une substance peuvent exister, portent les noms suivants : solidus - une ligne sur laquelle les phases existent simultanément ? ou? avec phases L+ ? et L+ ? respectivement; solvus - une ligne sur quelles phases coexistent simultanément ? Et? + ? ou? Et? + ?, et liquidus est la ligne sur quelle phase L et phase L+ ? ou L+?.

Le point d'intersection de deux lignes de liquidus est souvent le point de fusion le plus bas pour toutes les combinaisons possibles de substances A et B et est appelé point eutectique. Un mélange avec un rapport de composants au point eutectique est appelé mélange eutectique (ou simplement eutectique).

Considérons comment un mélange passe d'un état liquide (fusion) à un état solide et comment le diagramme de phases permet de prédire la composition à l'équilibre de toutes les phases existant à une température donnée. Passons à la Fig. 3.

Riz. 3.

Supposons qu'initialement le mélange avait la composition C M à la température T1, aux températures de T1 à T2 il y a une phase liquide, et à la température T2 les phases L et ? existent simultanément. La composition de la phase L présente est C M, la composition de la phase ? il y a C ?1. Avec une nouvelle diminution de la température jusqu'à T 3, la composition du liquide change le long de la courbe du liquidus, et la composition de la phase ? - le long de la courbe solidus jusqu'à son intersection avec l'isotherme (ligne horizontale) T 3 . Maintenant, la composition de la phase L est C L et la composition de la phase est C ?2. Il convient de noter que la composition C ?2 ne doit pas contenir uniquement la substance qui est passée dans la phase à ? à la température T 3 , mais aussi toute la substance passée dans la phase ? à une température plus élevée, devrait avoir une composition de C ?2. Cette égalisation des compositions doit se produire par diffusion à l'état solide du composant A dans la phase existante ?, de sorte qu'au moment où la température T3 est atteinte, toute la substance dans la phase ? aura la composition C2. Une nouvelle baisse de température nous amène au point eutectique. Est-ce qu'il y a des phases ? Et? existent simultanément avec la phase liquide. À des températures plus basses, seules des phases existent ? Et?. Un mélange de phases se forme-t-il ? Et? composition C E avec des granulats ? avec la composition initiale C?3. Puis, en maintenant longtemps ce mélange à une température inférieure à l'eutectique, on peut obtenir un solide. Le solide résultant sera composé de deux phases. La composition de chaque phase peut être déterminée au point d'intersection de l'isotherme avec la ligne de solvus correspondante.

On vient de montrer comment déterminer la composition de chacune des phases présentes. Considérons maintenant le problème de la détermination de la quantité de substance dans chaque phase. Pour éviter toute confusion dans la Fig. 4. Un simple diagramme biphasé est à nouveau affiché. Supposons qu'à la température T 1 la composition de la masse fondue est C M (c'est-à-dire le composant B), alors à T 2 la phase L a la composition C L , et la phase ? aura la composition C s. Soit M L la masse d'une substance à l'état solide et M S la masse d'une substance à l'état solide. La condition de conservation de la masse totale conduit à l'équation suivante

(M L + M S)C M = M L C L + M S C S .

Riz. 4.

Cela reflète le fait que la masse totale d'une substance à la température T1, multipliée par le pourcentage B, est la masse totale de la substance B. Elle est égale à la somme des masses de la substance B existant dans les phases liquide et solide à la température T2. En résolvant cette équation, on obtient

Cette expression est connue sous le nom de « règle de niveau ». En utilisant cette règle, connaissant la composition initiale de la masse fondue et sa masse totale, il est possible de déterminer les masses des deux phases et la quantité de substance B dans n'importe quelle phase pour n'importe quelle section du diagramme à deux phases. Exactement de la même façon qu'on peut calculer

En figue. 5. Un autre exemple de solidification en fusion est donné. Une diminution de température de T 1 à T 2 conduit à un mélange des phases L et ? avec la composition C M et C ? . Au fur et à mesure du refroidissement, la composition L change le long du liquidus, et la composition ? - le long du solidus, comme décrit précédemment. Lorsque la température atteint T 3, la composition ? deviendra égal à C M et, comme il ressort de la règle du niveau, à une température inférieure à T 3, la phase liquide ne peut pas exister. A des températures inférieures à T4, phases ? Et? existent-ils sous forme d'agrégats de phases ? Et?. Par exemple, à une température T agrégats de phase 5 ? aura une composition déterminée par l'intersection de l'isotherme T5 et du solvus ?. Composé? est déterminé de la même manière - par l'intersection de l'isotherme et du solvus ?.

Riz. 5.

Les sections d'un schéma diphasé sont encore appelées ? et ?, sont des zones de solubilité solide : dans la zone ? A et B sont dissous. La quantité maximale de A pouvant être dissoute dans B à une température donnée dépend de la température. À des températures eutectiques ou plus élevées, une fusion rapide de A et B peut avoir lieu. Si l'alliage résultant est fortement refroidi, alors les atomes de A peuvent être « piégés » dans le réseau de B. Mais si la solubilité solide à température ambiante est très élevée. plus bas (cela suggère qu'à cette température l'approche considérée n'est pas très adaptée), alors de fortes contraintes peuvent apparaître dans l'alliage, affectant considérablement ses propriétés (en présence de contraintes importantes, des solutions solides sursaturées apparaissent et le système n'est pas en un état d'équilibre, et le diagramme fournit des informations uniquement sur les états d'équilibre). Parfois, un tel effet est souhaitable, par exemple lors du renforcement de l’acier par trempe pour produire de la martensite. Mais en microélectronique, son résultat sera destructeur. Par conséquent, le dopage, c'est-à-dire l'ajout d'additifs au silicium avant la diffusion, est effectué à des températures élevées de manière à éviter les dommages de surface dus à un alliage excessif. Si la quantité de dopant dans le substrat est supérieure à la limite de solubilité solide à n'importe quelle température, alors une deuxième phase apparaît et la déformation associée.