Образование зародышей при эпитаксии

Начальный процесс эпитаксии образование зародышей новой фазы на чужеродной подложке. Возникающие зародыши имеют малую азимутальную ориентацию, так как хотя имеет место сильно развитая параллельность граней основного и прирастающего кристалла, в плоскости срастания существует только незначительная ориентация элементов направления. Процессы образования зародышей сильно зависят от состояния поверхности. Например, у кристаллов, расщепленных на воздухе, начальная азимутальная ориентация еще слабее, чем у кристаллов, расщепленных в сверхвысоком вакууме. Особенно эффективными для процессов образования зародышей являются водяные пленки, которые довольно прочно прилипают к поверхности из-за высокого диполь-ного момента молекул НгО. [c.340]

Важность исследования поверхности кристаллов при эпитаксии связана с одной из важнейших проблем ориентированного роста, а именно — с вопросом образования зародышей. Известно, [c.29]

На основании изложенных результатов изменение структуры осадков при эпитаксии в зависимости от толщины слоев состоит из трех последовательных стадий. На первой структура кристаллов осадка целиком определяется подложкой. Эта стадия наблюдается в момент образования зародышей на почти не покрытой осадком подложке. Вторая стадия характеризуется по-46 [c.46]

Никель. Эпитаксия окиси N 0 на никеле изучена менее подробно, чем окиси меди [4, 61—64]. Наиболее достоверные результаты представлены в табл. 40. В имеющихся работах окисление никеля проводилось в воздухе или кислороде при атмосферном давлении и температуре 400—500° С при этих условиях наблюдалась значительная дезориентация окиси. В работе [61] подчеркивается, что ориентировки воспроизводятся лишь после тщательной дегазации поверхности металла при высокой температуре (до 1450° С), при которой происходит испарение никеля. Низкотемпературный отжиг (800° С) недостаточен для полного удаления с поверхности водорода, присутствие которого значительно уменьшает скорость окисления. По мнению авторов, адсорбированный водород дезактивирует выходящие на поверхность дислокации, являющиеся наиболее благоприятными местами для образования зародышей окислов. Следует отметить, что независимо от скорости окисления тип ориентации окисла не изменяется. [c.184]

Образование зародышей при эпитаксии [c.204]

Кроме указанных различий изоморфизма и эпитаксии , обратим внимание на имеющееся мнение о различных механизмах образования зародышей. Это различие заключается в том, что нарастание изоморфного вещества осуществляется слоями, тогда как при эпитаксии образуются отдельные трехмерные кристаллы. Вообще говоря, указанное положение имеет характер тенденции. Выше мы привели ряд исключений. [c.233]

Б. Роль материнской фазы. Если исключить наличие в материнской фазе частиц, способных вызывать химические реакции, то наиболее существенным фактором, влияющим на эпитаксию, является образование зародышей внутри фазы и их последующее выпадение на поверхность подложки (механизм Шульца [80]). [c.309]

Таким образом, различные температуры, характеризующие процесс эпитаксии, сами по себе мало поясняют процесс ориентированного нарастания, особенно в тех случаях, когда скорость испарения изменяется неконтролируемым способом или вообще не известна. Для понимания процесса важно знать не только ориентацию, и ее зависимость от температуры и скорости испарения, но прежде всего абсолютную вероятность образования зародышей и форму образующихся кристаллов, а также их локальные колебания. [c.314]

На процесс образования зародышей сильное влияние оказывает природа и кристаллическое состояние металла основы, а также состав электролита и режим электролиза. Обычно начальные стадии кристаллизации металлов изучают на ме-таллах-основах двух типов отдельная грань монокристалла и сферические моно-кристаллические электроды [12]. На электродах первого типа выясняют вопросы элементарных стадий процесса и механизма развития граней, а также процессы эпитаксии при осаждении металла на одноименный монокристалл гомоэпитаксия) или монокристалл из другого металла (гетероэпитаксия). Сферические монокристаллы используют для установления влияния природы грани монокристалла на образование зародышей. [c.29]

Что касается условий, необходимых для возникновения эпитаксии, то следует учитывать не только влияние несоответствия структур сращиваемых кристаллов, но также и особенности проведения процесса эпитаксиального роста. Так, например, отмечалось, что при высоких пересыщениях легко образуются зародыши самых различных ориентаций и эпитаксия отсутствует в некоторых случаях эпитаксия развивается не при образовании зародышей, а при дальнейшем росте пленки. В определенных условиях при увеличении температуры подложки наблюдалось изменение ориентации осадка. [c.276]

Образование первых зародышей новой фазы. Известно, что поверхность подложки может быть покрыта адсорбированным слоем атомов второй фазы при любом значении их концентрации в паровой фазе. Но образование зародышей новой фазы возможно только тогда, когда достигается пересыщение. Механизм образования зародышей и их морфология зависят от ориентирующего действия подложки и внешних факторов. Как уже отмечалось, при росте на кристаллическую подложку для некоторых кристаллографических направлений роста свободная поверхностная энергия на границе раздела двух веществ будет иметь наименьшее возможное значение, и, следовательно, явление эпитаксии должно быть скорее правилом, чем исключением. При росте на аморфные подложки такое ориентирующее действие отсутствует, и появление текстур надо обосновать, исходя из иных соображений. [c.277]

Образование твердого зародыша облегчается присутствием твердой фазы [см. уравнение (62.5)] и притом тем значительнее, чем меньше величина 012 на границе имеющейся и вновь образующейся фаз. Таким образом, появление кристаллического зародыша облегчается при эпитаксии (структурном соответствии) обеих фаз. [c.315]

Поверхностные зародыши, содержащие от одного до десяти атомов. Как отмечает Уолтон [124], во многих случаях с холодной подложкой гетерогенное зарождение из пара должно происходить путем образования очень малых критических зародышей, содержащих, видимо, до 10 атомов (т. е. таких зародышей, присоединение к которым одного атома делает разрастание более вероятным, чем распад). Тогда предположение о том, что поверхностная энергия столь малого зародыша определяется так же, как и для (макроскопической) жидкой капли, становится менее пригодным. Для критических зародышей, состоящих из двух, трех или четырех атомов, возможное число конфигураций атомов на подложке ограничено. В предельном случае высокого пересыщения критический зародыш может состоять из одного атома, т. е. пара ассоциированных атомов скорее будет расти, нежели распадаться. При более низких пересыщениях вероятность распада такой пары возрастет — тогда для обеспечения устойчивости потребуется еще один атом, следовательно, критический зародыш будет состоять из двух атомов и будет образовываться треугольный кластер из трех атомов с двумя связями на атом. Этот кластер может к тому же оказаться энергетически выгодным (с точки зрения эпитаксии) на кристаллической подложке с ориентацией (111). Для каждого интервала температур подложки, соответствующих данному критическому размеру зародыша, можно выписать уравнение скорости [c.421]

При росте ориентированных слоев с увеличением их толщины происходят существенные структурные изменения, приводящие к изменениям ряда физических свойств пленок. Поэтому при изучении эпитаксии во многих случаях важно точно знать толщину слоя. Так как в большинстве случаев образованию непрерывных монокристальных слоев предшествует возникновение и последующий рост отдельных изолированных зародышей, на начальных стадиях кристаллизации пленок можно говорить лишь о средней толщине слоя. [c.27]

Эпитаксия металлов в результате протекания поверхностных химических реакций изучалась в работах [11— 15]. Горбунова [11] наблюдала ориентированную кристаллизацию нескольких металлов при химическом замещении путем погружения цинковых монокристаллов в раствор соли более благородного металла. Наиболее интересные результаты получены при кристаллизации таллия на плоскости базиса монокристалла цинка. Микроскопическое изучение осадка показало, что на первой стадии роста слой таллия представлял собой плотное сплошное образование. Затем, вследствие быстрого роста благоприятно ориентированных зародышей, над первичным слоем образовывались отдельные хорошо различимые и строго ориентированные кристаллы. [c.107]

Некоторые сведения о начальных этапах роста кристаллов на поверхности инородных тел можно получить ири изучении эпитаксии (см. разд. 3.4). Карр и др. [37] показали, что начальный этап роста кристаллов полиэтилена и полиоксиметилена (образование зародышей) происходит на поверхности Na l при температурах, при которых дальнейший рост кристаллов невозможен. Полиэтилен, растворенный в ксилоле, образует большие кристаллы только при температуре ниже 97° С. Эпитаксиальный рост ламелей толщиной несколько сот ангстрем [c.63]

Теперь становится ясным, что для понимания этих явлений необходимо знать больше о механизме возникновения зародышей и роста, чем это доступно в настоящее время. Опыты Пальмберга, Родена и Тодда [230] выявили, насколько важную роль могут играть условия образования зародышей для эпитаксии. При температурах ниже 200° для роста ориентированных осадков серебра и золота на подложке из КС1 существенную роль играет ее предварительная электронная бомбарди ровка. Тот факт, что эпитаксиальные пленки можно выращивать при более высоких температурах так долго, как это возможно для исходного осадка ниже 200°, указывает на то, что дефекты поверхности, которые образуются при электронной бомбардировке, влия ют на образование зародышей, а не на процесс роста. [c.185]

Предполагалось [30], что высокая энергия распыленных атомов, поступающих иа подложку, может поглощаться ее поверхностью. Это способствовало бы росту эпитаксиальных пленок при лизких температурах. Предполагалось также, что некоторые распыленные атомы, внедряясь в подложку, могут создавать точечные дефекты на ее поверхности, и что эти дефекты служат центрами образования зародышей. Наконец, предполагалось, что высокая энергия распыленных атомов играет существенную роль в снижении температуры эпитаксии из-за эффективной очистки повер.хно-сти [31]. [c.418]

Руайе высказал очень важную идею, что основным вопросом в эпитаксии является проблема образования зародышей. Он предполагал, что существуют очень малые области (зародыши), в которых размеры сопрягающихся структурных комплексов осадка и подложки совпадают. [c.67]

Несмотря на многочисленные работы по эпитаксии, процесс образования зародышей, определяюший ориентацию осадков, изучен недостаточно. Почти нет данных о критических размерах зародышей и критических пересыщениях, необходимых лля роста слоев, даже в простейшем случае при конденсации из паровой фазы. В последние годы эти вопросы изучались в работах Янга с сотрудниками [136, 137] и Девиенна [138], в которых содержится краткая библиография работ двадцатых годов. [c.204]

В пользу представления о значительном влиянии поверхностных дефектов на процесс образования зародышей при эпитаксия свидетельствует оригинальное исследование Вермаута и Декейзера [42]. Авторы изучали кристаллизацию серебра на плоскости скола Na l и на поверхности угольной реплики, полученной с плоскости скола соли. Угольная реплика была выбрана по той причине, что она лучше других воспроизводит микрорельеф поверхности. Естественно, что поверхность реплики копировала такие нерегулярности, как ступени скола, которые, как хорошо известно, являются предпочтительными местами образования эпитаксических зародышей. В этой работе показано, что при одинаковых условиях получения серебряной пленки на реплике и на плоскости скола соли получаются качественно [c.217]

Выяснению механизма образования зародышей в значительной степени способствовало исследование Грюибаума, Ньюмена и Пэшли [43]. Они нашли зависимость критической толщины слоя Лкр, дающего наблюдаемую дифракционную картину, от температуры конденсации при эпитаксии Си на плоскости (111) Ag при этом йкр, как и ранее, определялась методом радиоактивного осадка. Авторы установили, что дифракционные рефлексы от ориентированных зародышей меди появляются внезапно при некоторой Акр, которая зависит от температуры под- [c.218]

Эпитаксия возможна в тех случаях, когда свободная энтальпия О всей системы для одной или нескольких ориентаций осажденных кристаллов мала по сравнению с другими ориентациями или с энтальпией осадка в виде аморфной или жидкой фазы и когда можно пренебречь влиянием параметров, препятствующих эпитаксии (например, чужеродными зародышами, испарением подложки, адсорбированным слоем газов и примесей, нерегулярностями решетки и образованием зародышей непосредственно в материнской фазе). Если не учитывать свободную ребровую и угловую энтальпии, то зависящая от ориентировки величина С = 0 ос) — = < (оо) (м —Ио)+Ф(<Тс) должна иметь достаточно четкий минимум (рис. 94). Термин достаточно четкий означает, что Ф(сго) — —Фмин(оо"" ) сравнимо с ё (ц— —(хо). Если =(1.1—цо) >Ф(стс-) — —Фм1ш(яо "), что имеет место в случае сильного минимума Ф(аа) при высоких пересыщениях нли слабого минимума при низких пересыщениях, то эпитаксии не происходит. [c.310]

Сложность эндотаксии по сравнению с кристаллизацией у свободной границы обусловлена протеканием ряда параллельных процессов, в том числе возникновением напряжений, диффузией, изменением состава исходной конечной фаз и т. д. При мартенситных превращениях процесс перестройки решетки носит кооперативный характер, т. е. осуществляется не по механизму атом за атомом , а охватывает одновременно большое количество частиц. Указанные особенности протекания процессов в твердом состоянии затрудняют сравнение результатов, изучения эпитаксии и эндотаксии. Однако в основе обоих явлений лежит однотипный процесс образования зародышей с сохранением регулярного сопряжения кристаллических решеток и-последующий рост этих зародышей. [c.318]

Физические методы, используемые в совокупности с кинетическими, должны быть полезны в выяснении механизма отдельных стадий реакции — поверхностных реакций, которые происходят в течение периода индукции и приводят к образованию зародышей и которые неизбежно сопровождаются различными модификациями свойств поверхности твердого реагента. Эти изменения можно обнаружить с помощью измерений электропроводности, магнитной восприимчивости или потенциала поверхности, а также с помощью магнитного резонанса или инфракрасной снектрофотометрии. Физические методы могут оказать также большую помощь при разрешении некоторых частных, теоретически важных проблем, например, речь идет об изучении строения реакционной поверхности раздела, об изучении структурных связей, которые существуют между твердыми веществами, ограничивающими эту поверхность раздела, или даже просто о непосредственном определении ее площади. Эти вопросы находятся на стадии исследования. В частности, очень полезно было бы узнать, в каких случаях точка контакта между реагентом и продуктом его реакции может играть роль зародыша, имеет ли в таком процессе значение структурное соответствие (эпитаксия). [c.455]

Возможно, в образовании таких пространственных структур играет большую роль фактор упрочнения ориентированными цепочками молекул вследствие движения диффузионных потоков и поляризации воды, о котором как об электрическом факторе твердения минеральных вяжущих сообщается в работах [139, 140]. В дальнейшем при интенсивном образовании и выпадении из раствора зародышей кристаллов, их распределении в объеме системы, эпитаксии на негидратированных зернах и адгезионном взаимодействии с частицами песка первоначальная слабая структура упрочняется. [c.102]

При кристаллизации солей из раствора на металлах с гексагональной решеткой (Mg, Zn, d) ориентированный рост наблюдался лишь на поликристаллах Zn независимо от ориентировки различных зерен (рис. 39). Как видно из рис. 39, границы зерен и двойников являются благоприятными местами для образования ориентированных зародышей. Отсутствие срастания Na l с d и Mg можно объяснить существованием неориентированной окисной пленки. Известно, что окись, образующаяся на магнии, в тонких слоях аморфна. Существование аморфного или произвольно ориентированного слоя окислов, ПО-видимому, было причиной отсутствия эпитаксии солей на кристаллах In, Sn, Sb, Ni и Fe. [c.101]

Впервые эпитаксия металла (Ag) на ионном кристалле (Na l) при конденсации из паровой фазы в вакууме наблюдалась Лассеном [71]. Он обнаружил, что тонкие пленки металла обладают преимущественной ориентировкой, а иногда оказываются монокристаллическими. Воспроизводимых результатов, однако, получить не удалось. Условие образования монокристал-лических пленок серебра было найдено позже [72]. Оказалось, что при увеличении температуры конденсации совершенство ориентации увеличивается и при Г,,-> 100° С образуется монокри-сталлический слой. Была определена взаимная ориентация металла и соли (100) [001] Ag Ц (100) [001] Na l и установлено, что зародыши серебра образуются непосредственно на поверхности соли. Авторы обнаружили, что нагрев подложки необходим только на первой стадии конденсации и что ориентированное нарастание серебра на собственном монокристалле происходит при комнатной температуре. Наблюдаемой экспериментально параллельной ориентации Ag/Na l соответствовало значите Л = -27,5%. [c.116]

Допустим, в частности, что при эпитаксии металлов с решеткой К12 на плоскости (001) солей типа Na l пересыщение таково, что стабилен зародыш с двумя связями. Критический зародыш состоит тогда из трех атомов, конфигурация которых на плоскости типа (001) должна соответствовать прямому углу (рис. 57). Добавление еще одного атома приводит к образованию конфигурации в виде квадрата. Ориентация осадка определяется ориентацией критического зародыша на подложке, и вся задача сводится к нахождению конфигурации зародыша, соответствующей минимуму энергии. [c.206]

Большая распространенность явления эпитаксии указывает на то, что скорость образования максимальна для зародышей определенной ориентации и что, следовательно, эта ориентация должна соответствовать минимуму свободной энергии образующегося бикристалла. [c.275]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология