例如,当替位杂质比硅小(如硼、磷)时,围绕替位杂质的原子空间将“膨胀”以补偿较小的替位杂质。MAX3041ESE相反,如果替位杂质比硅原子大(如锑),周围的材料将收缩。与硅原子半径相差越大的替位杂质,引起的畸变越严重。由于同样原因,对替位杂质所要越过的势垒高度也产生一定影响。实验指出,在通常情况下,对硅中的替位杂质来说,Wv+Ws的值为3~迮eV,而硅原子自身扩散运动的激活能比杂质扩散的激活能大1eV左右,为5.13eV。3~4eV这个值为硅禁带宽度的3~4倍,刚好与替位杂质近邻出现空位时所需要的能量相近,因为出现一个空位需要打破3~4个共价键。

   由此可见,替位杂质的运动首先要在近邻出现空位,同时还要依靠热涨落获得大于势垒高度Ws的能量才能实现替位运动,因此替位杂质的运动是与温度密切相关的。实际上,晶体中空位的平衡浓度相当低,替位式扩散速率也就比填隙式低得多,室温下替位杂质的跳跃速率约每年一次。

   存在于晶格间隙的杂质称为间隙式杂质。间隙式杂质从一个间隙位置到相邻间隙位置的运动称为填隙式扩散。实验结果表明,以间隙形式存在于硅中的杂质,主要是那些半径较小的杂质原子,它们在硅晶体中的扩散运动是以间隙方式进行的,如杂质进人晶体后,仅占据晶格间隙,在浓度梯度作用下,从一个原子问隙到另一个相邻的原子间隙逐次跳跃前进。每前进一个晶格问距,均必须克服一定的势垒能量。杂质原子由一个间隙位置跳到相邻的另一个间隙位置,从而在晶格中移动。起始移动可以从格点位置也可以从间隙位置开始,最终可以停在这两种位置中的一种上。杂质原子的填隙式扩散是挤开交错的压缩区,从一个空隙跳到另一个空隙,势垒也就具有周期性。由此势垒的高度和晶格振动频率可以得到室温下的跳跃速率,约每分钟一次,远大于替位式的跳跃速率。

   填隙式扩散势能曲线,填隙杂质在晶格间隙位置上的势能相对极小,相邻的两个间隙之间,对填隙杂质来讲是势能极大位置,即填隙杂质要从一个晶格问隙位置运动到相邻的间隙位置上,也必须越过一个能量势垒(势垒高度为Wi=0,6~1.2eV),这一点是和替位杂质相同的,但势能高低位置两者刚好相反。