Рост кристаллов спиральный

Рис. 16.5. Развитие спирального роста кристалла, вызванное единичной винтовой дислокацией

В соответствии с теорией дислокаций в процессе роста кристалла, особенно при массовой кристаллизации, его решетка искажается. Температурные градиенты у поверхности кристалла, возникающие вследствие неизотермичности кристаллизации, адсорбция примесей и другие причины приводят к появлению дислокаций, дефектов поверхности грани, которая оказывается не идеально плоской, а имеющей неровный рельеф. При кристаллизации из растворов, из газов, при образовании твердой фазы в результате химической реакции рельеф поверхности кристалла может иметь точечные нарушения, но часто приобретает форму плоских или винтовых, спиральных, уступов (ступенек), имеющих молекулярные или немного большие размеры. При росте кристалла, образующие его частицы присоединяются к ступеньке (к ее ребру), в результате чего спираль закручивается вокруг некоторого центра. Это приводит к появлению новых слоев. [c.246]

Количественные расчеты показывают, что для зарождения новой ступени на атомарно-гладкой поверхности требуются большие пересыщения. Между тем известно, что кристаллы растут уже при низких пересыщениях. Убедительное объяснение механизма роста кристаллов в таких условиях было дано с помощью развитых в последнее время представлений о винтовых дислокациях, генерирующих на поверхности ступень, неисчезающую в процессе роста ступень (спиральный рост кристаллов), а также с учетом экспери- [c.367]

Уравнение изменения скорости роста кристалла при условии 4, когда рост происходит под влиянием внутренних процессов в кристалле, например, для случая спирального роста кристалла, имеет вид [c.288]

Нередко при росте кристалла наблюдаются не прямолинейные, а спиральные цепочки роста ступенями. В этом случае рост многослойной цепочки идет непрерывно. [c.94]

Подробные исследования роста кристаллов были предприняты Р. Каишевым на примере электрокристаллизации серебра. Наблюдения показали, что некоторые осадки отличаются спиральной симметрией и при нарушениях или сдвигах в кристаллической решетке кристаллизация сопровождается спиральными движениями ступени роста (рис. 95). Подобные представления о сдвиговой дислокации в кристаллической решетке объясняют возможность спирального роста граней кристаллов, когда он может происходить непрерывно, без образования двумерных зародышей. Причиной спирального роста грани является такое нарушение структуры кристаллической решетки, при котором ступень роста имеется лишь на части грани толщина этой ступени постепенно уменьшается к середине грани. При росте такая ступень не исчезает, дойдя до конца грани, как на идеальном кристалле, а все время поворачивается, образуя на грани все новые слои. [c.396]

Известно, что рост кристаллов тесно связан с винтовыми дислокациями. Однако, исследования кинетики испарения кристалла путем удаления спиральных слоев, высота которых соответствовала вектору Бюргерса порядка 2-10 см [41], показали, что можно пренебречь влиянием энергии деформации решетки в точке выхода на поверхность винтовой дислокации на скорость испарения. Авторы работы [41 ] считают, что расстояние между ступенями, порожденными винтовой дислокацией, быстро растет, достигая такой же величины, как и в случае, когда единственным источником моноатомных ступеней является край кристалла. Поэтому на таких дислокациях ямки травления не образуются. [c.49]

Обнаружены также конические кристаллы фафита, состоящие из тонких пакетов фафитовых слоев, каждый из которых последовательно повернут вокруг оси. Их образование обусловлено спиральным ростом кристаллов. [c.55]

Так как в дислокационной теории слоисто-спирального роста скорость роста не лимитируется образованием ступеней, вся кинетика роста кристаллов определяется движением уже имеющихся ступеней — их формой, взаимным расположением, высотами, взаимодействием друг с другом, с дислокациями и примесями и т. д. [c.96]

В реальных условиях форма кристалла в процессе его роста может значительно изменяться под влиянием различных факторов. Эта форма теснейшим образом связана с линейной скоростью роста кристалла и приближается к равновесной по мере уменьшения скорости его роста. Быстро растущие кристаллы, как правило, приобретают форму дендритов, скелетов, спиральных и других несовершенных форм. [c.44]

Центрами образования поверхностных зародышей могут служить дислокации. Так, Фрэнк [36] предположил, что рост кристалла может происходить на выступе винтовой дислокации (см. разд. У-4В), и в этом случае поверхность развивается по спирали. Хотя явлениям кристаллизации посвящено довольно большое число работ, полной ясности в вопросе, какой именно механизм роста кристаллов играет доминирующую роль, не достигнуто. Бакли [37] отмечает, что картины спирального роста не так уж часты и, более того, спиральный рост наблюдается на вполне развитых и, следовательно, медленно растущих поверхностях. Интерферометрические данные по концентрационным градиентам вокруг растущего кристалла [38, 39] показывают, что в зависимости от кристалла максимальный градиент может наблюдаться как в центре грани, так и вблизи ребер. Со временем картина интерференционных полос может значительно меняться без какой-либо видимой связи с локальными скоростями роста. Ясно, что, рассматривая рост кристаллов, необходимо учитывать возможность миграции частиц от точки осаждения на поверхности к месту ее окончательной локализации. Тем не менее механизм Фрэнка признается многими исследователями, и в отдельных случаях действительно можно наблюдать медленный поворот спирали, образующейся на поверхности кристалла в процессе его роста [40]. [c.305]

Рассмотренная группа работ является хорошим примером эффективности электронной микроскопии в изучении тонких деталей механизма роста кристаллов. Установить спиральную форму роста кристаллов и определить высоту ступенек можно также при помощи фазоконтрастных микроскопов (см., например, [1]), однако для определения ширины ступенек, обнаружения зародышей и для изучения процесса зарождения дислокаций Рис. 43. Схема строе-необходима высокая разрешающая способ- ния микрокристалла [c.171]

Процесс кристаллизации начинается с выделения из пересыщенного раствора мельчайших частиц кристаллизующегося вещества-зародышей кристаллов, которые способны расти. Рост кристаллов происходит наиболее легко на острых углах первоначальных зародышей. Эти зародыши и образующиеся затем кристаллы содержат определенные дислокации на поверхности роста, что приводит к наличию винтовой дислокации, в результате которой при большом увеличении наблюдается спиральная структура поверхности кристаллов. Дислокационная теория, основные положения которой изложены в работе [26], объясняет механизм роста кристаллов индивидуальных н-алканов и их смесей. [c.17]

КО, если оно вообще возможно. Рост кристаллов всегда начинается на примеси или, возможно, на несовершенном агрегате молекул п оттуда продолжается дальше. Дефекты, из-.за которых происходит спиральный рост, известны как винтовые дислокации (см. рпс. 32.10). На осиове винтовых дислокаций можно объяс нить многие свойства поверхностей. [c.76]

Рис. 88. Развитие спирального роста кристалла, вызванное дислокацией

Процесс кристаллизации начинается с выделения из пересыщенного раствора мельчайших частиц кристаллизующегося вещества — зародышей кристаллов. Они способны расти, причем рост кристаллов происходит наиболее легко на острых углах первоначальных зародышей. На микрофотографиях при большом увеличении наблюдается спиральная структура поверхности кристаллов ларафиновых углеводородов. Механизм роста кристаллов индивидуальных парафинов нормального строения и их смесей объясня- ет дислокационная теория 1[4, 5]. [c.118]

При повыщенных температурах кристаллизация парафина может происходить либо в результате образования твердой фазы из расплавов, либо вследствие выделения парафина из раствора высокой концентрации. Поэтому расплавы парафина, богатые парафином гачи, отеки и другие подобные им продукты кристаллизуются с образованием кристаллов гексагональной сингонии. Рост кристаллов гексагональной сингонии и ромбической сингонии показан на рис. 30 и 31. Кристаллы парафина ромбической сингонии развиваются из винтовых дислокаций по спирально-ступенчатому механизму [112, 116]. [c.95]

Положения, развиваемые К. М. Горбуновой и П. Д. Данковым, отражают результаты микрофотопрафических исследований, представляющих процесс роста кристаллов посредством послойного образования двухмерных зародышей. Подробные исследования роста кристаллов были предприняты Р. Каишевым на примере серебра. Наблюдения показали, что кубические грани серебряных монокристаллов чаще всего растут спиральными фронтами. Условия роста спиралей можно менять, изменяя силу поляризующего тока. Было показано, что хотя истинная плотность тока остается практически постоянной при различных перенапряжениях, кажущаяся плотность тока возрастает с ростом перенапряжения за счет возрастания числа витков спирали. [c.366]

Рис. 45. Схема кристалла Рис. 46. Последовательные стадии развития кубической системы с дис- спирального роста кристалла, вызванного локацией. дислокаци .

ЭЛЕКТРОКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ, переход в-ва из ионизиров. состояния в р-ре или расплаве в кристаллическое в результате электрохим. р-ции. Лежит в основе всех процессов электроосаждения металлов, а также формирования слоев оксидов и труднорастворимых соед. на аиоде (напр., при образовании электролитич. защитно-декоративных покрытий, в произ-ве хпм. источников тока). Отличается от обычной кристаллизации из пара или р-ра тем, что построе-ншо кристаллич. структуры предшествует перенос заряда с электрода на ион или оба этн акта протекают одновременно. Возникновение зародышей новой фазы при Э. требует определ. пересыщения, к-рое определяется перенапряжением на электроде. Чем выше перенапряжение, тем большее число зародышей возникает в единицу времени на данной площади. Зародыши разрастаются в результате послойного роста граней. Процесс может идти с образованием двумерных зародышей илн по закону слоисто-спирального роста на винтовых дислокациях (см. Рост кристаллов). В результате линейного роста кристаллов происходит их слияние с образованием сплошного слоя электролитич. покрытия. [c.698]

В общем, процессы электроосаждения не отличаются от процессов кристаллизации вещества из объема раствора. Различие состоит в том, что при химическом осаждении движущей силой процесса является пересыщение раствора, а при электрокристаллизации - перенапряжение. Для того, чтобы началось образование осадка на электроде, прежде всего необходимо образрвание зародышей, т.е. некоторого скопления атомов осаждаемого элемента, имеющего определенный критический размер. После образования слоя осадка зародыши исчезают, и для роста другого слоя должны появиться новые зародыши. Образование осадка по механизму поверхностного образования зародышей происходит при относительно больших величинах перенапряжения. Однако рост пленки осадка может происходить и при небольшом перенапряжении. В этом случае для объяснения ее образования было высказано предположение о спиральном росте кристаллов осадка на поверхности элек- [c.425]

Н. Кабрера и Ф. Франк первыми сформулировали теорию, объясняющую возможность непрерывного роста кристаллов даже при низких пересыщениях. Они рассматривают дислокации как источник невырождающихся ступеней роста спиральной формы. Адсорбированные атомы диффундируют по направлению к таким ступеням роста, за счет чего они достраиваются. Однако рост кристалла никогда не завершается образованием полностью достроенного атомного слоя. При наличии винтовой дислокации процесс роста протекает как вращение ступени вокруг точки ее соединения с дислокацией (см. ч. 1, разд. 2.5). [c.376]

Известно несколько л1етодов измерения поверхностной энергии, связанных с кристаллизацией и зародышеобразованием нри кристаллизации [14, 49—51]. Рост кристаллов из газовой фазы в ряде случаев илтеет слоисто-спиральный характер, и нри этом скорость перемещения изолированной ступени определяется кривизной ступени и поверхностной энергией. Измерив равновесный радиус критического зародыша при фиксированном значении давления паров, можно рассчитать поверхностную анергию [14]. На этом же принципе основано измерение поверхностной энергии твердых тел по релаксационным явлениям, например по кинетике залечивания царапин [14, 52, 53]. [c.56]

На рнс, 32,14 показана оттененная злсктрснная микрофотография небольшого кристалла парафинового углеводорода, на которой отчетливо видны сту епькп роста кристалла. Вндно также. что имеется действительгю одна спиральная ступенька, внутренний конец которой оканчивается дефектом кристалла отсюда и начинается рост кристалла. Дополнительные молекулы присоединяются к кристаллу, пристраиваясь к уступам, образуемым спиралью по мере ее разрастания от возникнувшего дефекта. В настоящее время установлено, что множество кристаллов, вероятно даже все, начинают свой рост с таких дефектов. Отметим, что это разрешает проблему быстрого увеличения тенденции к переходу из одной фазы в другую по мере уменьшения размера частицы, как это показано на рис. 32.4 и обобщено в уравнении Кельвина. Самопроизвольное образование зародыша совершенного кристалла в чистой фазе происходит крайне ред- [c.74]

Теория образования зародышей, видимо, разработана лучше, чем теория роста зародышей. Однако для многих реальных кристаллов процесс образования зародышей может не зависеть сэт энергетических и термодинамических ( )акторов, характеризующих развитие ступенек на поверхности кристалла. В таких случаях важную роль играют присутствующие на поверхности дефекты, которые могут служить постоянным источником ступенек. В частности было показано, что за счет винтовых дислокаций образуются фигуры роста в виде спирали (рис. 94). Ступенька сдвига, обусловленная спиральным ходом винтовой дислокации, не исчезает с добавлением новых атомов (см. рис. 33).При наличии винтовой дислокации спонтанное поверхностное образование зародышей становится ненужным, и степень пересыщения, необходимая для роста кристаллов, также стан(звится значительно [c.203]

Экспериментальное исследование кинетики катодного выделения металлов представляет собой сложную задачу, что связано с некоторыми специфическими особенностями этого процесса. В ходе электролиза поверхность катода не постоянна, а непрерывно изменяется вследствие осаждения металла. Характер роста осадка существенно зависит от природы металла и условий электролиза. Для некоторых металлов, например серебра и таллия, типично образование нитеобразных кристаллов и древовидных ответвлений, так называемых усов и дендритов. При наблюдении за развитием отдельного нитеобразного кристалла можно обнаружить изменение его сечения, если меняется приложенный ток. Часто (рис. 80, а) с ростом силы тока нить утолщается, а при его уменьшении становится тоньше (Самарцев, Горбунова, Ваграмян). Поверхность, на которой происходит осаждение, как бы приспосабливается к силе тока таким образом, чтобы плотность тока, а следовательно, и линейная скорость роста кристалла сохранялись приблизительно одними и теми же. Нередко наблюдается также слоистый рост осадка, при котором кристаллический пакет перемещается с определенной скоростью по поверхности катода (рис. 80, б). Металл осаждается в этом случае не на всей поверхности, а лишь на склоне пакета, который, таким образом, представляет собой действительный фронт роста кристалла. При исследовании условий образования осадка на монокристалле серебра было установлено, что устойчивый рост кристалла совершается по одной или нескольким спиралям. На рис. 81 дана типичная микрокартина спирального роста серебра, [c.417]