Дислокации в кристаллах плотность

Часто, особенно в сложных сплавах, рентгеновским исследованием можно выявить образовавшиеся в процессе кристаллизации фазы, которые нельзя получить в изолированном, чистом состоянии (карбиды, нитриды, карбонитриды и т. д.). Данные рентгенографического исследования можно использовать для определения плотности кристалла. Эта так называемая рентгенографическая плотность не зависит от нарушений кристаллической структуры реального вешества (поры, несплошности, вакансии, дислокации и т. д.) и принимается эталонной. [c.110]

Вторая аналогия может быть проведена между процессом стационарной диффузии и распределением плотности постоянного электрического тока в проводящей среде. В самом деле, уравнения (2.53) — (2.56) аналогичны закону Ома при замене х (удельной электропроводности среды) яа В ж разности потенциалов на разность концентраций. Более того, тождественное совпадение условий скачков потоков (вещества, электростатической индукции или тока на границах раздела сред с различными В, е и и) позволяет распространить на законы диффузии правила сложения сопротивлений и емкостей для последовательного соединения проводников и конденсаторов. Для описания диффузии в различных средах при параллельных соединениях используются законы сложения электрических проводимостей и емкостей при параллельном соединении (например, параллельная диффузия по порам и гранулам или по граням и дислокациям кристаллов и т. д.). [c.92]

Для бездислокационных граней между стационарной скоростью распространения ступени роста и перенапряжением при небольших т] существует линейная зависимость [=kL , где Ь — длина растущей ступени. Для кристаллов с винтовой дислокацией была найдена линейная зависимость между током и г) , которая объясняется тем, что при спиральном росте общая длина L спирального фронта обратно пропорциональна расстоянию между последовательными витками спирали и, следовательно, пропорциональна перенапряжению. Зная эти зависимости, можно приготовить поверхности с точно известной плотностью ступеней роста. Согласно импедансным измерениям на таких поверхностях плотность тока обмена пропорциональна длине ступеней. Это означает, что осаждение адатомов на ступенях является более быстрым процессом, чем осаждение на кристаллической плоскости, а найденная плотность тока обмена, составляющая 600 А/см , характеризует обмен между адатомами в местах роста и ионами в растворе. С другой стороны, импедансные измерения на идеально гладких поверхностях позволили определить ток обмена адатомов на кристаллической плоскости с ионами раствора, который оказался равным всего 0,06 А/см . Таким образом, при электрокристаллизации серебра из концентрированных растворов осуществляется преимущественно механизм непосредственного вхождения адатомов в места роста, вклад же поверхностной диффузии даже при наивысшей плотности ступеней не превышает нескольких процентов. [c.327]

Причины образования дислокаций. Энергия активации процесса образования дислокаций составляет значительную величину порядка 10... 100 эВ. Это означает, что не только при нормальной, но даже при температуре, близкой к температуре плавления, их равновесная концентрация должна быть очень мала. Однако, как уже указывалось, в реальных кристаллах плотность дислокаций достигает очень больших значений и редко бывает меньше 10 ... 10 см . Отсюда следует, что дислокации относятся к неравновесным дефектам, при образовании которых энергия кристаллической решетки возрастает гораздо больше по сравнению с возрастанием за их счет энтропии и, следовательно, энергия Гиббса кристаллического тела увеличивается. [c.92]

В хорошо отожженном кристалле плотность дислокаций может быть оценена в 10 см . Известно, что примеси стремятся накапливаться либо в зонах растяжения, либо в зонах сжатия вокруг дислокаций в зависимости от того, является ли атомный диаметр примеси больше или меньше диаметра атомов основной матрицы. Так, например, зародыши серебра, полученные фотолитическим разложением бромида серебра, располагаются преимущественно вдоль дислокаций, что позволяет даже их выявлять. В данном случае зародышеобразование напоминает в большей мере гетерогенный процесс, чем гомогенный. [c.183]

Однако если бы не образовывались новые дислокации в объеме кристалла, плотность дислокаций, прорастающих из затравки, уменьшалась бы по мере увеличения длины кристалла вследствие выхода дислокаций, не параллельных направлению роста, на поверхность кристалла. В этом процессе весьма существенна роль вакансий их избыточная концентрация в кристаллах может вызвать движение и последующее удаление дислокаций из объема кристалла, но может послужить и причиной образования новых [c.297]

В настоящей работе была поставлена задача экспериментального исследования влияния плотности дислокаций кристаллов германия на степень поляризации рассеянного рентгеновского излучения и на интегральную интенсивность, а также на полуширину кривой отражения. [c.56]

Количественной характеристикой числа дислокаций является их плотность, которая определяется их общей длиной в 1 м материала. Она измеряется в м/м т. е. в м-2 и равна числу дислокационных пересечений единицы площади сечения кристалла. Плотность дислокаций в кристаллах меняется в широких пределах (от О до 10 м ). В продуктах массовой кристаллизации она приближается к верхнему пределу. [c.57]

При прочих равных условиях размеры граней обычно увеличиваются при увеличении концентрации легирующей примеси в системе и при уменьшении в кристалле плотности дислокаций. [c.103]

Оптимальная степень релаксации и, следовательно, структура некогерентной границы зависят от объема и формы кристалла. Поскольку появление межфазных дислокаций с плотностью р приводит, с одной стороны, к эффективному уменьшению собственной деформации на величину г Ьр и, следовательно, уменьшению упругой энергии, а с другой — к увеличению межфазного поверхностного натяжения на Сй р, оптимальное распределение дислокаций на межфазной поверхности при заданном их типе находится решением соответствующ ей вариационной задачи и является функционалом объема и формы кристалла [53]. В рассмотренном выше случае, когда форма кристалла постоянна, отмеченное обстоятельство приводит к замене выражения (14) на [c.362]

СКИХ деформаций сдвига. Это вызовет при охлаждении кристал- лов образование структурных дефектов — дислокаций, плотность которых только по этой причине может достигнуть весьма больших значений (до 10 м" ). Структурные дефекты, как известно, ухудшают свойства кристаллов, поэтому при выращивании монокристаллов предпринимают различные меры, чтобы поверхность раздела кристалл — расплав имела плоскую форму. Сохранение плоского фронта кристаллизации важно также для равномерного распределения примесей в поперечном сечении монокристалла. Чтобы избежать этих недостатков и создать достаточно однородное распределение температуры в расплаве и кристалле, последний в процессе роста вращают со скоростью до 50 об/мин, а тигель вращают в обратном направлении со скоростью до 30 об/мип. [c.59]

Число дислокаций, проходящих через 1 см любой мысленно проведенной плоскости в пределах кристалла, называется плотностью дислокации. В монокристаллах германия и кремния плотность дислокаций составляет примерно 10-—10 . [c.90]

Важный вид несовершенств в кристалле — линейные дефекты, или дислокации. Плотность дислокаций зависит от условий образования кристалла. Для металлов число дислокаций, проходящих через единицу площади, не менее 10 см для германия, кремния гь 10 см- , а при особых условиях их удается снизить до 10 см-2. 3 отличие от точечных дефектов, дислокации не являются статистически равновесными образованиями в равновесном кристалле они должны отсутствовать, поскольку образование их связано с очень значительным возрастанием энергии, а энтропийный выигрыш при этом невелик. Однако в процессе кристаллизации дислокации всегда возникают. Механические напряжения вызывают движение дислокаций, причем этот процесс сопровождается появлением в кристалле точечных дефектов. [c.193]

Значительных успехов мы достигли в изучении дефектов рещетки и их влияния на химические процессы. Здесь мы приведем только основные результаты. Большинство естественных монокристаллов содержит небольшое количество винтообразных дислокаций очень больших (> 1000А) векторов Бюргерса. Их можно обнаружить с помощью травления смесью СЬ и Ог. Величина вектора Бюргерса измеряется посредством раскалывания кристалла и измерения высоты прерываемой ступеньки, которая берет начало в этой дислокации (фиг. 5). Дислокации не являются непрерывными, а начинаются и кончаются внутри данного кристалла. Плотность крупных винтовых дислокаций, по-видимому, возрастает вблизи поверхности кристалла менее чем в десять раз и то лишь изредка, и ни одна из них не была обнаружена в центре кристалла. Микроскопические спиральные метки [7] (фиг. 6), обнаруженные на кристаллах только из избранных мест происхождения, всегда собираются в точку, откуда появляются одна или большее число таких винтовых дислокаций. Механическая деформация или сцарапывание острым инструментом никогда не создает дислокаций или других дефектов решетки, которые могли бы обнаруживаться травлением. [c.346]

Методы РДМ применимы при изучении относительно совершенных кристаллов, плотность дислокаций в которых не превосходит 105 мм . Эффективность методов, кроме причин, зависящих от особенностей рассеяния рентгеновских лучей отдельными объемами кристалла, определяется еще и геометрическими условиями эксперимента размером и формой источника, спектром применяемого излучения, расстоянием источник—кристалл и кристалл-—фотопластинка (счетчик). В связи с тем, что в большинстве случаев РДМ дает дифракционное изображение элементов структуры в натуральную величину или близких к ней размеров, микрорентгенограммы требуют обычно дальнейшего увеличения. Поэтому эффективность РДМ зависит также от разрешающей способности используемых фотоматериалов. В отечественных лабораториях используют обычно пластинки НИКФИ с эмульсией типа МК, имеющие разрешение не хуже 375 линий/мм. [c.373]

Ост и Чалмерс [12] показали, что блочность (lineage) в кристаллах, выращиваемых в лодочках, можно ослабить, отклонив межфазную границу кристалл—расплав из перпендикулярного оси лодочки положения. Так как малоугловые границы зерен (полосчатость) могут образовываться в результате коалесценции дислокаций, снижение плотности последних приведет и к ослаблению полосчатости. Дислокации перемещаются преимущественно перпендикулярно гранвде роста. Следовательно, если последняя не перпендикулярна оси лодочки (по Осту и Чалмерсу, наклонная межфазная граница ), то дислокации выклинятся [c.182]

Хьюлетт и Янг [273] обнаружили, что их наблюдения за обра-зойанием ямок травления в кристаллах меди допускают удовлетворительное истолкование на основе кинематической теории [13, 203, 204, 274]. Поверхности высокосоверщенных кристаллов (плотность дислокаций 2-10 —10 см 2) с ориентацией вблизи (111) подвергали анодному травлению в растворах НС1 при плотностях тока от 5 до 30 мА/см , причем растворы содержали примесь НВг в концентрациях от 0,03 до 1,0 М. Ямки травления образовывались на выходах дислокаций (это уже было хорошо известно [275]). Профили ямок травления в зависимости от времени измеряли с помощью интерференционного микроскопа. По построенным профилям ступеней у(х) определяли плотности ступеней k x) = - -llh)dyldx, где h — высота элементарной ступени. Из семейства кривых k x), построенных для разных моментов времени, авторам удалось вывести (при постоянном значении к) зависимости х от времени, т. е. определить траектории движения точки с постоянной плотностью ступеней. Эксперименты показали, что такие траектории представляют собой прямые линии, как того требует теорема Франка из теории кинематических волн (см. гл. V). [c.506]

Сейча.с разработана методика, позволяющая судить о степени совершенства структуры монокристалла германия. Установлена корреляция между электрическими свойствами и плотностью дислокаций в кристалле. Плотность дислокаций может быть определена по плотности ямок травления, которые образуются в местах пересечения дислокаций с поверхностью 1фисталла. Экспериментально можно установить некоторый допустимый максимум и отобрать материал, пользуясь этой границей. Естественно, что более грубые неоднородности (границы зерен, двойники и т. д.) должны быть исключены. [c.74]

Напряжение, достаточное для перемещения дислокации, называется напряжением Пайерлса. Это явление вызывает большо11 интерес ввиду того, что плотность (концентрация) дислокацип в кристаллах очень велика. На 1 см произвольного сечения внутри кристалла в метал л а х содержится до 10 дислокаций [57], в полупроводниках — до 10 —10 дислокаций, п лишь в специально синтезированных бедных дислокациями кристаллах — до 10" —10 дислокаций. [c.403]

При сравнительно малой плотности дислокаций кристаллы рассеивают рентгеновское излучение как совершенные. Поляризационное отношение и степень поляризации рассеянного излучения (рис. 3) при плотности дислокаций меньше 2-10 см равны значениям, соответствующим значениям для совершенного кристалла. С ростом плотности дислокацк выше 2-10 поляризационное отношение увеличива- [c.61]

Подобно точечным дефектам, лислокации подзижны. Их подвижность особенно велика в случае металлических кристаллов. Механические свойства металлов сильно зависят от плотности дислокаций (т. е. от их числа в единице объема) и от их способности к перемещению по кристаллу (см. стр. 537, 538). [c.163]

Прочность металлов в среднем на два порядка меньше теоретической прочности бездефектного кристалла сТтеор (сгтеор 0,1 Е). Такое различие обусловлено тем, что термодинамически вероятно наличие в металле достаточно высокой плотности дефектов кристаллического строения еще до деформации. Пластичность - как свойство подвергаться остаточному формоизменению - реализуется при деформации путем скольжения (трансляционного и зернограничного) и двойникования структурных элементов. Причем процесс скольжения не является результатом одновременного смещения атомов соседей. Процесс скольжения осуществляется путем последовательного смещения отдельных групп атомов в областях с искаженной решеткой. Нарушение кристаллической ре-ше йси означает, что их атомы выведены из положения минимума потенциальной энергии. Поэтому для их смещения требуется меньше энергии и напряжения. Наиболее распространенными дефектами кристаллической решетки являются линейные дефекты - дислокации (винтовые и краевые). Под действием приложенных напряжений про- [c.77]

Источниками дислокаций (до деформации) являются сегрегация примесей напряжение и дислокационные центры кристаллизации срастание раз.тично ориентированных зерен и субзерен межзеренное общение и др. В отоженном металле число дислокаций достигает Ю см . Пластическая деформация способствует увеличению плотности дислокаций на 5-6 порядков, движению дислокаций и их групп, включая границы зерен. В результате они приобретают сложную форму, увеличивается их длина, общая энергия и сопротивление скольжению. Выход дислокации на поверхность кристалла приводит к сдвигу на одно межатомное расстояние. Следовательно, суммарный сдвиг при начальной плотности дислокаций N0 = Ю5/см2 составит = Ю - Ю - 10- = 10- что соот- [c.78]

Не менее важное значение для получения надежных картин травления имеет правильная обработка поверхности образца. Обычно кристаллы шлифуются и механически полируются, однако иногда уместна электролитическая полировка. Для выявления дислокаций в поликристаллических образцах карбида ниобия шлиф обрабатывался после химического травления в ванне с раствором [пН2504 + тНЫ0з + рНР]. Полученные ямки, плотность которых 10 см-2, образовывали характерные субграницы. При многократном травлении их расположение практически не изменялось. Часто П0 виду и расположению ямок травления можно определить направление дислокационных линий. Так, при исследовании поликристаллических образцов природного кварца методом гидротермального травления были обнаружены плоскодонные и пирамидальные ямки. Плоскодонные ямки соответствовали промежуточному положению дислокаций. Применяя послойное травление, можно определить пространственное распределение линейных дефектов. [c.160]

Электронно-микроскопические исследования выявили очень дефектную структуру кристаллов алита в клинкерах и твердых растворах 3S. Блочность кристаллов проявляется в виде ручьевых узоров со средним размером ячеек 200—400 нм, что вызвано пересечением трещинами скола системы винтовых дислокаций, ориентация которых одинакова. Распространение трещины происходит по определенным кристаллографическим плоскостям. Таким образом, зная расстояние между дислокационными линиями, можно определить плотность дислокаций в минерале. Движение сетки дислокаций в процессе излома кристалла и скопления их на границах раздела блоков вызывает образование характерной ячеистой структуры минерала. Другим компонентом дефектной структуры является образование ямок травления в местах выхода дислокаций. Ямки травления на кристаллах исследуемых образцов имеют форму пирамиды, а их размеры увеличиваются пропорционально длительности травления. Этот факт свидетельствует в пользу того, что ямки травления дислокационные, поскольку ямки травления недислокационного происхождения, как правило, имеют форму усеченной пирамиды и исчезают при продолжительном травлении. [c.237]

Скорость роста идеально гладкой грани пропорциональна частоте появления на ней двумерных зародышей. Этот этап является весьма чувствительным к пересыщению, и вероятность образования нового слоя при пересыщениях ниже 25—50% совсем ничтожна. Дальнейшее разрастание слоя происходит быстро и от пересыщения не зависит. Однако в реальных кристаллах рост кристалличеекой поверхности становится непрерывным и осуществляется при ма/гых пересыщениях порядка 1 % и ниже. Это противоречие между теорией и практикой объясняет так называемая дислокационная теория. В настоящее время эти представления о механизме и кинетике роста кристаллов из пара являются общепринятыми. Согласно дислокационной теории винтовые дислокации, всегда присутствующие в реальном кристалле и выходящие на растущую поверхность, обеспечивают наличие готовых ступенек. Частицы, адсорбировапные поверхностью, свободно по ней перемещаются и, наконец, присоединяются к имеющемуся дислокационному выступу — ступеньке. В процессе кристаллизации ступеньки не зарастают, а сохраняются в новых слоях. Поэтому вся кинетика роста определяется движением ступенек и нет необходимости в появлении новых двумерных зародышей. При таком механизме роста полностью заполненных плоскостей нет, присоединение частиц происходит по спирали. -Для образцов с достаточно ( свершенной структурой плотность дислокаций, выходящих на поверхность, достигает 10 Поэтому рост такой поверхности происходит во многих точках одновременно и микрорельеф ее оказывается не гладким, а шероховатым. [c.60]

Методы г.ыращивания из пара привлекательны именно возможностью получения кристаллов с малой плотностью дислокаций. В настоящее время эти методы считаются весьма перспективными и подвергаются систематическому исследованию. [c.140]

Вокруг дислокаций имеются упругие напряжения, в местах дислокаций скапливаются чужеродные атомы. Поэтому места выхода дислокаций на гговерхность кристалла легко травятся. По числу фигур травления можно подсчитать число дислокаций, выходящих на 1 см поверхности. В полупроводниках оно обычно меньше, чем в металлах, где плотность дислокаций даже в отожженных образцах достигает 10 см . Особыми методами научились получать монокристаллы с малым числом дислокаций (см. гл. X). [c.140]

Сдвигообразование в кристалле, развивающееся под действием внешней силы, представляет собой движение дислокаций по плоскостям скольжения и выход их на поверхность кристалла. Если бы сдвигообразование происходило только за счет выхода дислокаций, уже имеющихся в кристалле, то процесс пластического деформирования приводил бы к истощению дислокаций и переводу кристалла в более совершенное состояние. Это противоречит опыту, который показывает, что с ростом степени деформации искажение решетки не уменьшается, а наоборот, увеличивается, следовательно, растет и плотность дислокаций. [c.181]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология