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

2 3 0 -

Нитрид алюминия. В работах по выращиванию НК IUN неод­

сна существенно лишь на начальной стадии зарождения НК. Однако,

как показали дальнейшие исследования,роль капель этим не ог­ раничивается. В работе [520J было установлено, что при выращи­

длине прерывистые осевые капилляры, заполненные сплавом, содер­ жащим железо. Резкое охлаждение нередко сопровождалось гомо­ генным зародышеобразованием в. капле на вершине и образованием пучка более тонких усов. В случае уменьшения концентрации алю­ миния в газовой фазе при определенных условиях ног иметь место обратный росту эффект травления в направлении твердая фаза-

жидкость - пар. Этим объясняется образование коверн и других несовершенств на боковой поверхности НК, наблюдавшихся, напри­ мер, Бережковой, Рожанским и др. [521] .

- 231 -

Корунд. Экспериментально [83<й было установлено, что вве­

дение свинца в вону роста способствует образованию НК В соответствии с диаграммой состояния при 1200°С,свинец раст­

воряет 17 вес.# алюминия и 1.72 а т .# кислорода. Окись овинца восстанавливается водородом, а двойные окислы свинца о алюми­ нием нестабильны при температурах роста НК.

Усы выращивались в корундовых трубах методом окисления алюминия во влажном водороде при 1200-1400°0 (точка росы до

-30°0). На кристаллах были обнаружены характерные "папочки"

закристаллизовавшихся капель расплава, по своему составу,ви­ димо, представлявших двойные окислы свинца с алюминием и сви­ детельствовавших о действии механизма ПГГ (см .табл.21). Важным условием получения качественных НК (преимущественно базистых пластинок о ориентацией <1210^ ) здесь также, как и в случае НК кремния,является стабильность температурного режима кристал­ лизации.

По ПХТ - механизму НК Л.-НЕа О* можно, видимо, выращивать

при окислении алюминия и в присутствии муллита, содержащего

двуокись кремния и окислы железа . Кидкие капли расплава обра­

~1-2#.

Вкачестве растворителей алониния и кислорода могут быть использованы н другие элементы, например, олово н оеребро.

- 2 3 2 -

Есть и другие данные, подтверждавшие рос-» НК ,* - й ( а С* по механизму П1Т [313,848] .

Фосфиды и арсениды галлия и индия

При кристаллизации указанных соединений растворителем

может быть один из компонентов. В качестве такового часто ис­

пользуется гаДлий [125,575,576,578,849,850] . Капли жидкого галлия наносят на подложку одноименного с НК материала ( Gu. ,

или Ga Р ) и нагревают в смеси паров. После пересыщения кап­

ли соответствующим компонентом происходит направленная кристал­

лизация (ом.табл.21). Преимущества состоят в том, что отпадает необходимость введения посторонних примесей. Однако это не

исключает возможности легирования НК. Легирующие элементы вво­

Алмаз и графит. Частицы железа оказывают стимулирующее действие на рост НК графита из среды окиси углерода при 800°С.

Предполагается, что кристаллизация идет через жидкую фазу.

Уменьшение энергии кристаллизации под слоем металла нашло свое практическое применение и при выращивании НК алмаза рВ51,852],

В качестве растворителей служили металлы, хорошо растворяющие углерод и смачивающие алмаз: никель, железо и марганец. Золото не дало положительных результатов.

_ 2 3 3 _

Методом ПИ можно выращивать НК самых разнообразных ве­

Таким образом, ПЕТ - иеханизм позволяет частично разре­

шить вопрос о роли примесей в процессах роста НК. Вполне воз­ можно, что многие особенности кристаллизации,которце до 196Дг.

момента открытия Вагнером ПЕТ - механизма - безуспешно пита­ лись объяснить с помощь» других моделей роста усов, могут быть

теперь поняты. Это имеет отношение , например, к росту НК при участии химических транспортных реакций , реакциях окисления,

физической осаждении др.

Однако иногда о причастности того или иного механизма

к росту НК судят весьма поверхностно. Так, например, при обна­ ружении каплеобразных "шапочек" на вершине НК процесс их роста относят к ПЕГ. Но наличие капель на усах, хотя и является приз наком ПЕТ - кристаллизации, но не вполне достаточное. Ложно привести примеры, когда капли образовывались по другим причи­

что НК кремния и германия могут быть получены на кремниевых или танталовых подложках при нанесении на них частиц серебра,

никеля, палладия и меди в области температур ниже теиперагуры образования эвтектики (см.таблицу 22).

Природа материала подложки (НК выращивались пиролизом

Si Нн и Gp H»i ) на зарождение НК не влияла. В то же время о

- 234 -

индием, оловом и висмутом при указанных температурах роста

усов не наблюдалось (см.такие [546] ) . Если для кремния это

можно объяснить незначительной его растворимостью в указанных

различаются своей каталической активностью по отношении к хи­ мическим реакциям. В таком случае, лимитирующими будут процес­ сы на границе пар-жидкость или пар-твердая фаза. Каталитичес­ кое действие частиц никеля известно, например, при выращивании углеродных волокон из ацитилена [8583 . По аналогии с ПЕГ, этот процесс можно представить как ПГТ. Предполагается он и в дру­ гих случаях [220,303,311,312] .

Обращает на себя внимание образование аксиальных капиля-

ров, нередко наблюдавшееся в НК, выращиваемых по ПИ - методу,

Обычно их появление связывают с действием дислокационно-диффу­ зионного механизма кристаллизации (си.начало части П). Видимо,

и здесь они обязаны своим присутствием дислокациям. Таким об­ разом, кристаллизация по П1Т - механизму не исключает осажде­ ния из жидкой фазы на осевой винтовой дислокации. Это имеет место, например, при росте НК нитрида кремния. [52lj .