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: 65
Скачиваний: 0
|
- |
29 - |
|
|
|
|
вольфраиовой проволоке и |
при |
& |
= 0,009, |
Эти противоречия, |
||
по-видкиому, обусловлены |
или различием материала подложек, |
|||||
чистоты материала, или другими |
факторами, |
не учтенными в эк |
||||
спериментах. |
|
|
|
|
|
|
|
Примечательно, что Прайсом [180] и в более поздних рабо |
|||||
тах |
других авторов | 181j |
было подмечено, |
что скорость роста |
|||
НК |
прямопропорциональна |
£Г |
и обратно |
пропорциональна ради |
||
усу |
уса. |
|
|
|
|
|
|
Следует заметить, что "чистота" запаянных систем бывает |
|||||
часто условной, так как |
при нагреве и пайке ампулы возможно |
|||||
ее загрязнение продуктами термического разложения стекла. |
||||||
|
Примеси играют существенную роль в процессах зарождения |
|||||
и роста НК из пара при физическом |
осаждении, однако данные |
|||||
по |
их влиянию малочисленны и часто противоречивы, так что |
|||||
роль примесей пока не совсем понятна. Ясно лишь одно, что их присутствие должно сильно сказываться на характере поверхност ной диффузии.
Наблюдения показывают, что НК зарождаются на стенках
ампул и на подложках именно в местах скопления примесей.
НК из паровой фазы можно выращивать и в атмосфере воздуха
Таким способом |
получали НК |
КОН [105, |
151,153,182,183], |
М о0,|155-184] |
, \Л /05(156] и др. |
(таблица |
3). |
И в |
этих условиях пересыщение паров основного |
вещества |
является |
определяющим для морфологии получаемых криоталлов. |
|
Это четко |
было продемонстрировано в работе Власова |
и других |
[ I » ] , |
исследовавших рост НК молибденового ангидрида - |
|
(таблица 4).
30 -
Таблица 4.
Условия роста, степень пересыщения и форма нитевидных кристаллов 184
Температура,°С |
Градиент |
|
в зоне |
в воне |
те^перат. |
|
||
Konai>. |
роста |
|
740 |
710 |
30 |
6S0 655 25
650 630 20
Относительное
т т в т т п ш л о н я в Я п т ш я КПИГ'.П'ЯЛЛПИ
15,8 Широкие пластины (4хЮшО, иглы,
незначительное кол-во нитевидных
кристаллов (около %)
5,8 Вытянутые длинные пластины (2хоин, иглы,небольшое колво нитевидных крис таллов (7-8#)
3,9 Вытянутые кристал лы ленточного типа
(Ix5uii), иглы.ните- ^идные^ристаллы
630 |
613 |
15 |
2,1 |
620 |
610 |
10 |
1,5 |
Нитевидные кристал лы длиной до 10 мм к диаметром до 150 мкм и некоторое кол-во игольчатых
и пластинчатых крис таллов (около 25%)
Нитевидные кристал
лы длиной до 12 мм, диаметром до 60 мкм
незначительное ко личество игольчатых ю?металлов (около
4-5)
- 31 -
Рост М в газовом потоке. До сих пор ии рассматривали рост
НК из паровой фазы в закрытых системах. Однако янеотся многочис
ленные примеры выращивания их при физическом осаддеиии и в га
зовых потоках (табл .З ), Так иглы Zn S длиной |
0олее 2 им полу |
|
чались в |
потоке аргона при испарении высокочиотого порошка |
|
сульфида |
цинка при температуре 1350°С [ 163 ] • |
Кристаллизадая |
происходила ва стенках кварцевой трубки и Т-образной кварцевой подлоике (рнс.2в), при 12С0-1290°0. Наилучаия аффект достигался при !290°С в зоне кристаллиаации (табл .З ). Снорость потока и величина температурного градиента существенно скавывались на размерах зоны кристаллизации н соответственно влияли на количест
во выросших |
кристаллов. |
Вместе с |
иглами росли пластинки |
ZnS |
|
(отношение первых но вторыы было |
л |
Уменьшение тем |
|||
порядка I0J ). |
|||||
пературного |
градимента |
приводило |
к увеличение |
указанного |
отно |
шения на 1-2 порядка, изменение скорости потока не влияло на морфолог» кристаллов. Так хе, как и в раб стахjs^fcM^icjMaOaD-
далось образование пластинок на отдельных игольчатых кристаллах
(типа фланков).
Подобный ие образом, но в потоке квота.,осуществлялась крис
таллизация игольчатых кристаллов, тонких пластиной и лент Ос/S
при сублимации порошка сульфида кадмия [165] |
, |
Порошок в квар |
||
цевой лодочке I помещался в горячую зону печи |
2 с |
температуре* |
||
1050-Ц50°С |
(р и е .^ г ); кристаллизация |
из ларов |
происходила на |
|
поверхности |
U - образной кварцевой |
трубив 3, |
охлаждаемой па |
|
рами азота до 900-1000%; Черев несколько часов |
кристаллы дос |
тигали 10-20 ии в длину, |
|
В потоке аргона яря нагревании кристаллов |
М ^О » молибде |
новом тигле '.о 1В50% в течение X часа осахдали |
т вольфрамовой |
|
|
|
|
_ 32 - |
|
|
|
|
|
проволоке |
НК |
О £Юб] (табл.З). |
|
|
|||||
|
В аргоне, пропускаемом |
с высокой скоростью (до |
10 л/час) |
||||||
над |
порошком |
O d b <? (99,999 |
#), |
нагретым в кварцевой |
трубке |
||||
до |
1050°0, |
выращивали |
призматические |
и пластинчатые |
кристал.ю |
||||
Cof&c [167] . |
Кристаллы росли радиально относительно поверхнос |
||||||||
ти поликристалличеокого налета, |
покрывавшего стенки трубки. |
||||||||
|
Влияние скорости |
потока |
азота и температурного |
градиента |
|||||
в реакционной |
камере |
(графит) |
на морфологию и свойства НК нит |
||||||
рида алюминия |
исследовалось |
в работе |
[162] . |
|
|||||
|
|
|
Рост НК в электрической дуге |
|
|||||
|
Пояалуй, |
особым случаеи |
|
роста НН можно считать их рост |
|||||
в электрической дуге в атмосфере инертного газа при высоких |
|||||||||
давлениях |
иди в разреженной |
среде (табл .З ). Наибольший инте |
|||||||
рес |
представляет получение таким |
образом спирально скрученных |
|||||||
в Виде рулона |
слоистых усов |
графита [160,170,185-190] . Они |
|||||||
Образуются в дуге постоянного тока между графитовыми электро дами, в оплошной поликристаллической массе, которая формируется вследствие переноса материала положительного электрода на отри цательный. Диаметры НК колеблются от долей микрона до 5-10 мкм,
длина достигает 30 мм. Предполагается, что их рост происходит раньше формирования поликристаллической массы, так как усы
беспрепятственно прорастают через нее. Усы можно выделить из массы нагреванием ее в кислороде до 525°С, как это предлагается
в работе [l9 l] .
ЯК могут быть образованы несколькими концентрическими труб ками, причем ось О всегда остается перпендикулярной оси крис талла.
|
~ 33 - |
|
|
Майер [189-190] |
и Сирс |
[ 19?) |
раосматрввяпт военщ |
ине механизма образования такой |
необидной структура KR графят! |
||
В других же условиях сии могут иметь и обычную структуру[198] |
|||
Па отрицательном |
электроде |
при работе дуг* я атмосфере |
|
технического |
аргона |
могут образовываться ПК и других тугоплав |
|||
ких |
влементпв, например, вольфрама |
[19Я] |
;• При электричес |
||
ком разряде |
удается |
внраинвоть HR * |
тяккх |
металлов как ялгки- |
|
вяй |
[ 196 ] |
|
|
|
|
ВЫРАЩИВАНИЕ НК ИВ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ ПРИ ХИМИЧЕСКОМ ОСАВДЕНИИ
Получение кристаллов иэ газовой фазы с участием хими
ческих реакций можно по аналогии с ранее рассмотренным назвать химическим осаждением. При химическом осаждении атомы или молекулы кристаллизуемого вещества образуются
в химических процессах, протекающих в системах газ - твердое тело, газ - жидкая фаза или других. В связи с этим получа
емый конденсат по своему химическому составу и структуре мо жет существенно отличаться от исходных веществ. Это делает
методы химического осаждения более гибкими, универсальными.
Восстановление галоидных солей НК получают при восстановлении галоидных солей водо
родом или атомами более активного металла. Можно также вос-
цольвоваться термической диссоциацией (пиролизом) или диспро
порционированием. Эти методы применимы для получения кристал лов металлов, а также полупроводников и других.
|
ВооотаНовлвние водородом. Образбвание НК при восстанов |
|||||
ления |
солей |
металлов было вамечено учеными еще в |
прошлом веке. |
|||
Тая в |
1877 |
году [б 2,79] |
и несколько позже [бч] |
было описано |
||
получение |
нитей |
серебра |
нэ хлористого серебра в атмосфере |
|||
водорода. |
Более |
полные |
сведения об этом имеются |
у Харди |
||
0 1 -
В Наше время водородное восстановление галоидных солей металлов было подробно изучено Бреннером [ I I , 196-201] и