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: 67
Скачиваний: 0
_ 35
широко использовалось им для получения НК многих металлов.
Поэтому в литературе этот метод стал известен как метод Бреннера. В навей стране он получил свое дальнейшее развитие
прекде |
всего |
в работах Одинга, Копьева [й ,31,202-205] , а |
такие |
других |
исследователей. |
Технология выращивания НК данным методом сравнительно
проста и позволяет получать НК в достаточно большом количест ве диаметром от долей микрона до нескольких сотен микрон и длиной до нескольких сантиметров.
Схема одной из установок, работавших по |
методу Бреннера, |
приведена на рис.З. Она состоит из трубчатой |
печи сопротив |
ления I с кварцевой или мулитовой трубкой 2. |
Предварительно |
обезволенную соль металла помещают в лодочку |
3 и устанавли |
вают в холодной зоне реакционной трубы. Затем систему проду вают инертным газом и производят нагрев. После получения
необходимой температуры в трубу с измеряемой скоростью под определенным давлением подается водород (чистый или разбав
ленный инертным газом), а лодочка с солью перемещается в го
рячую зону печи. Реакция восстановления протекает по следу ющей схеме
МеХп * УсиИе -Мо |
ь п Н Г |
|
d) |
||||
где М<?ХПгалоидная соль, |
Mg - |
водород, |
Мё |
- восста |
|||
новленный металл, |
ИЗ— |
галогеноводород, |1 |
- число га |
||||
зовых молекул. |
Нк растут |
на стенках |
лодочки или на |
специаль |
|||
ных подложках. |
По окончании |
роста лодочка выдвигается из зо |
|||||
ны роста или остывает вместе |
с печью, а реакционную |
систему |
|||||
продувают инертным |
газом. |
|
|
|
|
|
|
_ 36 _
|
|
h |
п |
f i |
Ар |
и |
L |
|
LI U |
|
|
|
||
|
в |
7 |
1 |
|
|
|
|
|
Рис.З
Схема установки для выращивания НН из галоидных солей [207] :
1)трубчатая печь сопротивления ;
2)кварцевая трубка;
3)кварцевая лодочка с сольв;
К) твркорегулятор ; 5) термопара; 6-8) система очистки газов от влаги и кислорода 9) ротаметр.
Рис.Ч
Зависимость скорости осевого роста НК и^ли при восстановлении СыЗ от температурь 198] .
- 77
Такии образом .можно выращивать усы многих металлов:
меди, железа, марганца, никеля, серебра, кобальта и др.
Размеры, форма, скорость роста усов определяются многими факторами и, в частности: температурой, скоростью протекания
водорода, его чистотой и давлением; количеством, чистотой и влажностью соли и т .д . | И,19б] . Повышение температуры и увеличение количества соли приводят к увеличению размеров кристаллов [206] , Для усов различных металлов существуют
оптимальные температуры, при которых кристаллы получаются наиболее качественными и длинными. Значения этих температур
для некоторых |
металлов приведены в таблице |
5. |
|||||
|
Бреннер [19б] установил, |
что рост НК меди при восстанов |
|||||
лении |
QuO |
начинается |
в области температур, лежащих нам |
||||
ного |
ниже точки плавления |
соли |
(5ве°С). |
При этом он характе |
|||
ризуется невысокими скоростями. Достижение точки плавления |
|||||||
соли |
резко ускоряет процесс (рис.И). В области высоких тем |
||||||
ператур он вновь замедляется и прекращается. |
|||||||
По-видимому, можно считать доказанным |
[см .12,144,200, |
||||||
235[J |
, что зарождение |
и рост НК связаны |
с |
переносом вещества |
|||
в виде молекул галоидной соли. |
Восстановление их происходит |
||||||
уде после адсорбции. |
В газовой |
фазе этот процесс незначите |
|||||
лен. |
температурной |
области ниже точки |
плавления соли важное |
||||
значение имеет величина упругости ее паров, ¥ак как диффузия молекул возможна в -основном через газовуй фазу. ? этой облас
ти, очевидно, могут расти |
усы лишь тех веществ, |
которые об |
|
ладают высокой упругостью |
паров, например Си 0 |
(таблица 6 ). |
|
Адсорбциями восстановление |
мблекул приводят к образованию |
||
' '.t “ |
' ••». |
|
|
полйкристалличеенпго |
осадка на подложке. На отдельных кристал- |
||
- 36
Таблица 5 . Условия получения НК восстановлением галоидных
солей
НК |
Негодный |
Материал |
Тен-ра |
Оптималы?. Накс. |
Аите- |
|
материал |
лодочки |
|
тем-ра |
длина |
рату- |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
°С |
НК, |
ра |
|
г |
3 |
4 |
5 |
мм |
|
.1 -1 |
6 |
7 |
||||
медь |
г„С£ |
i |
имркш |
430-вШ: 350 |
- т о |
(so il |
|
|
€Л'£ |
|
аяуид |
430-85® 550-570 |
~60 |
[ 31] |
|
|
о л |
|
фарфор |
590-800 |
630 |
-6 0 |
[206,2 09] |
|
Си Яг |
|
jump®©в |
60© ' |
600 |
~ ю |
[201] |
|
(ЦЬВг'ф&Л |
адуяд |
600 |
600 |
-1 0 |
[201] |
|
кобальт |
С о |
|
фарфор |
720-780 760-780 |
15 |
[210-213} |
|
|
СоЯ,к |
, |
- |
690-730 |
700 |
18 |
[214] |
|
СоВг± |
|
аяувд |
600-7(00 |
620 |
15 |
[215] |
|
с0сее |
| |
- |
(&СШ |
600 |
15 |
[216] |
железо |
|
|
кварц |
620-750,650-680 |
20 |
[207,217] |
|
|
ГсЗгл |
1 желез© |
700-750 700-750 |
>10 |
[217] |
||
|
F^0t\ |
|
|
730-750 |
- |
30 |
[218] |
|
|
|
. |
ди» 75© |
- |
20-30 |
[219] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
шарж,. |
! 5Ш-9Ю© 730-850 |
60 |
[220] |
|
|
|
1 керамика*, |
|
|
|
||
|
|
|
(стташь |
500-90(0 880-850 |
- |
[220] |
|
|
fe+Mj£-»tt$ |
|
ШВВ9Щ1Щ 6'0О-©ОО 70С |
- |
[217] |
||
|
железяая |
|
(СТРапшь |
750°С |
“ |
40 |
' |
|
руда |
|
|
[221] |
|||
никель |
л С Вг, |
|
ш в а р 'ц |
700-710 |
- |
7 |
[211] |
|
|
|
|
|
|
1_._ |
|
-39 -
Продолжение таблицы 5 .
I
серебро
бор
кремний
fi Мп
Л/ю5- ,SLj
ниобий
Си ~1~Ь
Си -ы: Си-Ад
~Ип
%гС
UN
| |
2 |
|
з |
1 |
|
|
|
|
|
||
! |
i'll3/-t |
j никель |
|
700-900 |
|
: |
/'/V Лгj |
|
алунд |
|
730-740 |
j |
^ |
! |
_ |
|
900-980 |
|
|
||||
i |
W |
|
|
|
it60-925 |
I |
|
- |
|
600 |
|
|
Mh |
|
В (крист)1ЭОО-ЮОО |
||
' |
(пары) |
|
|||
|
|
|
|
||
|
Bitj |
|
В (амор- |
1000° |
|
|
(пары) |
|
|||
|
/3*0 |
|
фн.) |
|
|
|
|
В |
|
950-1200° |
|
|
(пары) |
|
|
||
|
|
|
|
|
1100 |
MnCi^HiO^ |
|
AttOi |
|
340 |
|
AWVS.0* |
|
А1& |
|
940 |
|
|
|
|
W' |
|
1500-2000 |
|
|
|
pU |
|
800 |
|
|
|
.$<■ |
|
82Ф-850 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
700-800 |
|
|
|
ст еатит |
|
900 |
^ а:.чх /; |
|
графит |
j |
1800 |
|
ir.ft; +л4 |
|
^ |
i |
1300 |
|
|
|
1 |
|||
5 |
~ 6 |
1
3
-15
800 i-10
”1 i
3
i i
- ! 2
;
1200° 5 1100 -'0*1
--0 ,2 5
--0 ,2 5
, |
- |
~ 2 |
1 |
- |
18 |
|
- |
- 1 0 |
|
- |
- |
i |
|
8 |
. . . |
4 |
|
|
|
|
! |
- |
1,5 |
I
7
[196]
[222]
1.223]
[197]
[2001
[2241
[225]
[226]
[227]
[205]
[aoo]
[ггв]
t229]
[231]
[232]
[233J
Г 228]
[234j
I