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
|
|
|
|
- |
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 |
(в |
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. |
|