Файл: Аммер, С. А. Нитевидные кристаллы (получение, механизмы и кинетика роста) учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 58

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

 

 

-

ie

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение

таблицы 2.

 

I

!

2

!

3

 

4

!

5

 

 

6

7

8

Zn0

 

820

 

600

 

I0"5

-

10

час

5*Ю3

кварц

[130]

CdflS,

 

680

 

600

!

-

-

10

час

г - ю 4

кварц

[130]

Z/i5Jf$g

 

1050

 

600

 

-

~

10

час

СО

v-i

кварц

[130]

 

 

 

о

Cd6№&

780

 

600

 

Ю“5

~

ю

час

3-I04

кварц

[130]

Си

в

эмиссион.макроскопе10"

~

10

сек

 

10

W

[128,129]

In ds

 

Тисп.

 

450

 

I0-5

-

30

мин

 

150

стекло

[131] ■

 

 

 

 

с пок­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

рытием

 

 

i

 

1

 

|

 

1-----

 

_____

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

паров соответствующих металлов: C

r .

N, ,

Fq ,

Со ,

 

С и и

Й ц .

Испаряемый металл

(в форме цилиндра 2) поме­

щался в ростовую камеру 3, в которой создавался радиальный

температурный градиент.

Осаждение

велось на подложку 4 из

одноименных металлов

том числе

и на

крупные НК) или

на

молибденовые экраны. Положение подложек в ростовой камере могло «вменяться при помощи магнитного привода 5. Ростовая камера и Материал подложки предварительно в течение 30 мин обевгаКивалиоь при высокой температуре. Условия роста и резуль­ таты экспериментов приведены в таблице 2. Самые крупные усы

достигали

в диаметре

0,5 мкм, их максимальная

длина состав­

л я в 300

шеи. Кристаллы были

прямыми, гладкими и имели

Достоянный диаметр по

длине.

Было обнаружено,

что рост усов

в длину происходил в течение определенного времени (например,

для С и

при 1000°С

3 часа) и далее прекращало Длина

кристаллов

аависела и

от температуры.


 

-

19 -

 

 

Морелок установил также влияние остаточного давления

кислорода и водяных паров на образование

кристаллов. При

давлении паров металла ниже И "6ми р т .с т .

уон химически

активных металлов

(О л ,

5Ъ , Ni , Си

) не зарождались. Вто

связывается с тем,

что

следы кислорода

в

вакууме могли вза­

имодействовать о металлом, образуя окислы. Считается, что рост НК может происходить лишь при поддержании парциального давления кислорода ниже диссоциационного давления окисла

соответствующего металла в аоне роста. В работе же [Ю З ]

показано, что сильное влияние кислорода на кристаллизацию обусловлено его адсорбционными особенностями. Усы золота рос­ ли и при более низких давлениях пара О-' 10- / ам р т .с т .У

Многими авторами [l0 9 , H 2, 128,129, 133-135] отмечается

влияние материала, чистоты и температуры подложки на образо­

вание, морфологию и структуру кристаллов. Так НК меди [ 128] .

получаемые непосредственно в камере эмиссионного микроскопа при давлении 10“9мм р т .ст . на вольфрамовой подложке, могли иметь ОЦК и ГЦК - решетку в зависимости от количества приме­ сей, содержащихся в исходном материале и материале подложки.

При содержании примеси

более 0,003

$ образовались кристаллы

о ОЦК

-

решеткой, а при

содержании

примеси<0,0003$

на

W

-

подложке

растут

НК с ГЦК и

ОЦК -

решетками.

На под­

ложке

из

платины

всегда

росли только ГЦК

- уон меди.

 

Исследуя реет ленточных и нитевидных кристаллов

при вакуумном напылении на молибденовые и графитовые подлож­

ки, Палатник с соавторами [I I2 J обнаружил, что образование

НК происходит лишь при достижении вполне определенной темпе­ ратуры подложки 220°С. И это вполне понятно, так как при



- 20 -

прочих равных условиях температура подложки будет определять давление (пересыщение) паров вблизи растущей поверхности кристаллов. О другой стороны изменение температуры подложки будет сказываться на миграционной подвижности атомов и ско­

рости

их реиспарения.

 

 

В работах сотрудников ФТИ АН УССР [ II7 -II9 ] исследовал­

ся рост НК бериллия и хрома-металлов, характеризуемых отно­

сительно низкой упругостью паров.

НК получались путем испа­

рения

металла из тигля I в вакууме

с последующей конденсаци­

ей на

цилиндрической колонке 2 из

молибдена (рис.1г). Матери­

алом для испарения

служили дистиллированные металлы. Получен­

ные НК были монокристаллами с направлениями осей роста

( i l l ) ,

<221>

, <?Э1> для

б Q и

<001> , реке

<.Ш> . <2Ю> и

<(220

ДЛЯ Qr .

Эксперименты

показали,

что рост

усов

 

бериллия и хрома,

а также

таких

металлов

как железо, марга­

нец и никель может осуществляться при больших плотностях

потока пара, а, следовательно,

и при значительном различии

температур зон испарения и конденсации (см.таблицу

2).

Это

отличает их от легкоплавких металлов.

 

 

 

Высоковакуумная (10

-ICTDuu р т .с т .)

методика

осаждения

пригодна для получения НК щелочных металлов и их галогенидов:

JC

, NaO( , COI!

, LiF [i0 6 ,i3 6

-w o ]

(таблица 2). При низ­

ких

температурах

подложки вплоть

до

77°К выращивались усы

калия, используемые в качестве эмиттера для электронного

проектора [l4 0 ] .

При Таких температурах рост требует более

высоких пересыщений. Наблюдалась экспоненциальная зависимость роста от времени. НК калия образуются и при т^.. лературах выше комнатной [104,137,138] . В работе [ т ] исходный калий


21 -

поиещалоя в стеклянную колбу, которая аатем запаявалаоь и

термостахировалаоь (рио. 1д). Температура в аоне испарения поддерливалась равной 55-60°С; давление паров калия при атом составляло-- 5*10" мм рт.от, ОоакдеИиз производилось на

оеребряную проволоку или

на монокристалл

калия

К, выращенный

из расплава, НК росли при

6" *

0 ,1 -9 .

Кристал®

достигали

в длину 3 мм при толщине

от долей

микрона до 5

мкм.

Ориента­

ция их ооей была [ i l l ] .

 

 

 

 

 

На примере НК калия изучалось влияние пересыщения пара

на рост кристаллов [Ш -2 4 2 ]

. Для этой цели

использовалась

установка, схема которой показана на рио.1

д.

Обнаружено, что

при переоыщениях б* < 15,7 скорость осевого

роста линейно

увеличивается с увеличением

пересыщения, приб>25,7 она

падает до 0 и наблюдается увеличение поперечных размеров НК.

По-видимому, о ростом пересыщения реализуются условия для двухмерного зародыиеобраеования и последнее препятствует по-

верхностяой диффузии атомов к вершинам растущих кристаллов.

Восстановление пересыщения доб”< 15 вновь инициировало роот НК.

В вакууме путем возгонки и конденсации модно также на­

блюдать рост НК органических соединений [121,143] . Бредли

получал таким образом НК фгаяиевого ангидрида (

ОьНч(00)а О )

длиной несколько

сантиметров в установке, схема

которой пока­

зана на рис.1е.

Иоходный материал нагревался в

отеклянной

колбе I до 80°0, пары его ооаддалиоь на водоохландаемую по­

верхность колбы при

12°0, Скорость роста усов составляла

~ 0,5 мм/мин.

НК

обладали вноокой упругостью.