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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 84

Скачиваний: 0

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

2 0 8

Р и с.31

Температурная зависимость произведения [3*»6^|

In j j

Рис.32

 

Температурная зависимость

скорости роста НК

йа линейной стадии

С347] .

209 _

генида, которые могут поступать из расплава соли по боковой поверхности к вершине НК и восстанавливаться там. Этим обьяо- '•

няется ускорение роста НК при достижении температуры плавления

соли [198,235,236-2*0] .

 

Дислокации могут наследоваться НК из

подложек или зарож­

даться

на примесях при осаждении. Видимо,

поэтому зарождение

и рост

НК из газовой фазы происходит преимущественно на дефор­

мированных подложках (например, на проволоках, предварительно обработанных наждаком) ; на поликристаллических мелкодисперсных конденсатах, образование которых предшествует зарождение НК;

на окисных пленках, имеющих несовершенную структуру (не* лвн^чес-

ные состояния) ; в местах выхода на поверхность границ зерен и других несовершенств. Экспериментальное подтверждение этого

было получено в работе [269] ,

Величина начального критического пересыщения, необходимого для зарождения НК по механизму Сирсы, зависит от расстояния меж­

ду соседними дислокациями и при большой

их

плотности может

обус­

ловить осаждение пленки, а не отдельных

НК.

Дислокационная

мо­

дель используется некоторыми авторами и для

объяснения роста НК

из водных растворов [28,598,602,813] в том числе и при электро­ кристаллизации [767,768,776] . Рост из растворов происходит

с постоянной скорюстью, находящейся в обратной зависимости от

радиуса НК. Иатен Сирбе

[< 1б]

приводят

прямое доказательство

роста

НК

NuCH,

КС'Ц. ,

k ft г

> К 3

>СаО£

из водных раст­

воров

на

подложках в

местах выхода на

поверхность

дислокаций.

В ряде работ

[197,202,203,239,243,265 и др.]

было

убеди­

тельно

показано,

что

при

восстановлении

галоидных

солей

помимо

роста

с вершины может

иметь место рост

НК с основания.

Это име­

_ 210

ет отношение,преиде всего к-галогенидам с относительно низкой

упругостью паров: flqOt, Cu(V

и др. НК растут

на поверхности

расплава

соли со скоростью, почти

па порядок превышающей ско­

рость роста вершиной и достигающей для отдельных

веществ[lOOj

(

UgOe )

- I50((?u0e ) ик“/сек.

 

 

 

Для

объяснения роста НК с основания Бреннер

[197] предлага­

ет

также

использовать представление о винтовой дислокации в

кристаллическом зародыше, образовавшемся на поверхности распла­

ва (рис.33). Ионы серебра, находящиеся в расплаве диф­

фундируют к зародышу и осаждаются на дислокационной ступеньке.

Если энергия взаимодействия на межфазной границе

выше, чем на поверхности , то кристалл растет, выталки-

ваясь из расплава. Скорость роста с основания можно расчитать,

зная

коэффициент диффузии

f>AgOC;

 

 

;

= o _ 2 M l

a i l

 

 

 

J ' o c h -

_p(ve p

Й

 

 

где

ф

-

коэффициент

диффузии

fiq

в расплаве;

р- плотность серебра; R - радиуо полусферической об­

ласти диффузии;

 

- градиент концентрации ионов серебра

в области диффузии.

Коэффициент диффузии можно определить по

влектропроводности расплава.

 

Скорость роста,

подсчитанная по формуле (114), хорошо сов­

падает о экспериментальной (~100 ик“/сек ). Авторами [243]

пр.. исследовании

кинетики базового роста НК меди также

была

найдена обратно

пропорциональная зависимость jf от

Г6 я

показана териическая

активируемооть процесса:

 

if

(115)

 

 

- 211

-

 

где А

-

константа.

 

 

Величина энергии активации

0

процесса, определенная по эк сп е -*■

риментальным кривым, оказалась I , 5+0,3 эв. Есть основания счи­

тать,

что

при восстановлении

галогенидов, базовый рост пред­

шествует росту вершиной, однако он не всегда замечается. Для проверки справедливости предлагаемого механизма базового рос­ та пока убедительных данных H' .

/

Механизм поверхностной диффузии, не связанный с наличием осевых дислокаций в НК, был предложен в работе 03141 . Осно­

ванный на ряде теоретических допущений и упрощений, этот меха­ низм не является строгим в объяснении анизотропного роста крио-

таллов из газовой фазы.

Вихревой механизм Таскаевым [615-620] для объяснения образования различных

форм НК при кристаллизации из газовой фазы предложен механизм

вихрей или "образов",

как их называет автор. "Образы"

представ­

ляют

собой

области с

повышенной концентрацией частиц.

Ввиду

этого

для

зарождения

вовсе не требуется присутствия дислокаций

в ростовой

подложке.

Зарождение может происходить по двухмер­

ному

механизму.

Не вдаваясь в подробности теории, отметим

лишь

следующее.

Трудно представить себе систему стабильных

вихрей, обеспечивавших рост системы НК. Сама стабильность вих­ рей сомнительна. Не ясно, как о помощью вихрей можно объяснить рост НК, длина которых в отдельных случаях превышает 100 ии

[229,230] . Не ясно также, почему из одного узла возможен од-

времсннып рост прямолинейных, изогнутых, ветвистых и сриральных НК.

2 12 -

Рис.33 Модель роста НК из основания по

Бреннеру (197] .

Рис.34 Схема образования изломов на НК, растущих из твердой фазы [622] ,

-

2 1 3 -

Кроме того, как отмечает

Книппенберг [405] , только лаиинар-

ность газового потока обеспечивает получение качественных НК,*.

Не объясняет также модель вихрей, почему НК растут лишь при

невысоких пересыщениях; особенностей роста с основания и т .п .

ШАНИЭМЫ РОСТА НК ИЗ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ

В настоящее время можно считать доказанным, что рост НК

на поверхности металлов и сплавов происходит с основания и связан с диффузионными процессами в подложке. Особенно четко

это показано в недавней работе Керера и Др. [7011 . применивших метод "меченных атомов" для изучения образования НК олова на слоях, полученных злектроооалдением.

Было рассмотрено несколько дислокационных моделей [28,

715,728,821] , которые могли бы объяснить специфику этого роо-

та.

Базируются они на представлении о росте

НК в

местах

выхода

на поверхность дислокационных петель. Источником

петель

могут

быть генераторы типа Франка-Рида.

Скорость

роста НК при этом

 

J * * Ь 'ф / г' а ‘<т

 

 

(116)

 

где

^ - поверхностное натяжение,

Ь - вектор Бюргерса.

 

На поверхности при этом остаются ступеньки

высотой, кратной

вёличине вектора Бюргерса. Они могут стать

зародышами для рос­

та НК посредством диффузии к ним атомов.

 

 

 

 

Франк [175] считает, что зарождение НК

возможно на

зак­

репленных винтовых дислокациях. При этом поток атомов к

месту

выхода дислокации на поверхность создает условия для анизотроп­ ного роста кристаллов. С помощью модели Франка удается объяс­ нить образование многочисленных изломов на НК, растущих с ос­

Смотрите также файлы