ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В МОНОКРИСТАЛЛЕ

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В МОНОКРИСТАЛЛЕ [c.226]

Ш а ш к о в Ю. М., М е л ь н и к о в Е. В. Поверхностные явления при вытягивании монокристаллов методом Чохральского. — В кн. Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фазах. Нальчик, 1966, с. 585—592. [c.261]

Рассмотрим теперь адсорбционное (в отсутствие коррозии или растворения) влияние среды и ПАВ на механические свойства компактного материала — моно- или поликристаллического либо аморфного твердого тела. Это явление было открыто П. А. Ребиндером на кристаллах кальцита (1928 г.) и получило название эффекта Ребиндера. Очень характерно его проявление на ряде пластичных металлов. Так, будучи весьма пластичными по своей природе, монокристаллы цинка под действием микронной ртутной пленки или же массивные цинковые пластины при нанесении капли жидкого галлия или ртути хрупко ломаются уже при очень малых нагрузках (рис. 6). По Ребиндеру, общее термодинамическое объяснение таких явлений состоит в резком понижении поверхностной энергии о и тем самым работы разрушения вследствие адсорбции из окружающей среды (или контакта с родственной жидкой фазой). Одной из наиболее универсальных и вместе с тем простых моделей, связывающих прочность материала Рс с величиной ст, служит схема Гриффитса, являющаяся по сути приложением теории зародышеобразования к решению вопроса об устойчивости трещины и устанавливающая пропорциональность Рс ст . [c.312]

Действие активных смазок (например, при обработке металлов давлением) в основном сводится к адсорбционному размягчению тонкого поверхностного слоя обрабатываемого металла, при действии достаточно высоких касательных напряжений. В этом тонком слое и сосредотачиваются избыточные деформации, которые захватывали бм в инактивной среде более глубокие слои металла. Таким образом, обработка металла, основанная на явлении высокой пластичности (волочение, глубокая вытяжка), значительно облегчается. Дислокационный механизм пластической деформации наиболее ярко выражен в металлических монокристаллах, исследование которых привело к развитию современной физической теории пластичности. Кстати, другой замечательной особенностью металлов (в виде монокристаллов и обычных мелкозернистых поликристаллических металлов) является их деформационное упрочнение, приводящее к разрыву при заданном режиме деформирования. [c.228]

В 2 указывалось, что при некоторых условиях наблюдается остановка роста всех граней кристалла, кроме одной. Рассмотрим это явление более подробно на примере монокристалла серебра. С увеличением размеров кристалла сила тока должна возрастать. Если обеспечить постоянство силы тока и поддерживать его на нужном уровне, порядка 10" —10 а, то кристалл сначала, пока поверхность его мала, развивается нормально. Он ограничен блестящими гранями куба и октаэдра-. Но по мере увеличения поверхности кристалла, поскольку сила тока остается неизменной, плотность тока падает появляются участки, на которых рост кристалла прекращается. Это означает, что на этих участках скорость адсорбции, обусловленная скоростью поступления поверхностно-активных веществ из глу- [c.510]

В 2 указывалось, что при некоторых условиях наблюдается остановка роста всех граней кристалла, кроме одной. Рассмотрим это явление более подробно на примере монокристалла серебра. С увеличением размеров кристалла сила тока должна возрастать. Если обеспечить постоянство силы тока и поддерживать его на нужном уровне, порядка 10 —10 а, то кристалл сначала, пока поверхность его мала, развивается нормально. Он ограничен блестящими гранями куба и октаэдра. Но по мере увеличения поверхности кристалла, поскольку сила тока остается неизменной, плотность тока падает появляются участки, на которых рост кристалла прекращается. Это означает, что на этих участках скорость адсорбции, обусловленная скоростью поступления поверхностно-активных веществ из глубины раствора, становится больше скорости отложения серебра. Пассивирование части поверхности обеспечивает поддержание более высокой плотности тока на местах, оставшихся активными, где продолжается рост кристалла. [c.510]

Поверхностный микроанализ с помощью ядерных реакций. Техника ядерного микроанализа получила свое развитие лишь совсем недавно [66, 67] применительно к исследованию явлений, локализованных на поверхности твердых тел. Это стало возможным благодаря значительному прогрессу в определении ядер легких элементов на поверхности, и теперь можно за несколько минут с большой точностью ( 1%) измерить концентрацию в 10 атомов на 1 см таких ядер, как 0, Ю, с, Ы, Р и т. д. Например, показано [68] с использованием реакции Р(р, ос) 0, что химическая полировка тантала во фторидной ванне всегда оставляет следы фтора на поверхности (5-10 атомов фтора на 1 см ). Кроме того, после полировки тем же способом монокристалла золота [c.81]

МОЖНО, что на острие происходит поверхностная миграция атомов металла, которая вследствие тенденции кристалла приобрести равновесную форму приводит к образованию микроскопических кристаллических граней [213]. Если на эмитирующее острие, нагретое до температуры 1000—1500° С, конденсировать атомы вольфрама, то удается наблюдать [2116, 213] поверхностную миграцию этих атомов, которая происходит в определенных предпочтительных направлениях. Аналогичные явления наблюдаются при конденсации атомов никеля на никелевом эмитирующем острие [214], и поэтому, следуя Гомеру, можно принять, что монокристаллическое острие обладает сферической формой имеет небольшие кристаллические грани с малыми индексами, отделенные одна от другой промежуточными областями без острых ребер. Естественная шероховатость поверхности, по-видимому, оказывает довольно малое влияние на эмиссию электронов [215]. Все эти наблюдения, вероятно, указывают на то, что изменение работы выхода с переходом от одного кристаллографического направления к другому не обязательно связано с фактическим присутствием соответствующих этим направлениям граней на поверхности кристалла. Отсюда, вероятно, можно сделать вывод, что работа выхода завиоит от направления, в котором электрон покидает металл. В частности, в случае монокристалла вольфрама направлению [111], перпендикулярному грани 111 , соответствует более низкая работа выхода, чем направлению [ПО]. [c.123]

Образование порошка из массивного монокристалла в ходе каталитической реакции представляет собой весьма интересное явление, так как обычно порошкообразная медь при нагревании в водороде или вакууме спекается в большие агрегаты. Возникает вопрос о том, имеется ли какая-либо принципиальная связь между образованием порошка и катализом. Поскольку порошок, по-видимому, образуется предпочтительно на нестабильных структурах, подобных углублениям, царапинам и ребрам между стабильными гранями, то возможно, что этот процесс является просто процессом роста кристалла, облегчаемым поверхностной подвижностью атомов, которая в свою очередь обусловлена теплом, выделяющимся при реакции. С другой стороны, исчезновение этого порошка при снижении содержания кислорода в кислородно-водородной смеси указывает на то, что положение является не столь простым. Это интересное явление требует дальнейшего изучения. [c.115]

Все указанные работы, посвященные изучению влияния металлических расплавов на прочность и деформируемость твердых металлов, проводились на поликристаллических образцах вполне естественно, что наблюдаемые эффекты часто связывались при этом с влиянием межкристаллитных прослоек. Однако наиболее интересный и, вместе с тем, простой объект изучения подобных явлений — это металлические монокристаллы, в том числе монокристаллы весьма чистых металлов. В этом случае оказывается возможным выявить самые общие и характерные закономерности наблюдаемых эффектов, не осложненные влиянием границ зерен, наличием границ между различными твердыми фазами и другими побочными факторами. Именно такие опыты позволяют установить механизм действия металлических расплавов и показать, что резкая потеря прочности и пластичности образцов в присутствии расплавленных металлов обусловлена не межкристаллитной коррозией, а адсорбционными явлениями — понижением свободной поверхностной энергии твердого металла на границе его с расплавом. Вместе с тем к монокристаллам наиболее эффективно приложима на существующем этапе ее развития современная теория пластической деформации и разрушения кристаллических тел — теория дислокаций, позволяющая дать анализ механизма воздействия среды па деформационные и прочностные характеристики тела, главным образом, в терминах полуколичествен-ного описания. В последующих главах излагаются основные результаты исследований, проводившихся в этом направлении в 1955—1961 гг. в Отделе дисперсных систем Института физической химии АН СССР и на кафедре коллоидной химии Московского государственного университета [107—150]. [c.145]

Обычно на поверхности кристаллофосфоров существуют энергетические барьеры, образовавшиеся в результате перехода зарядов из объема кристаллов на поверхностные уровни, природа которых, как уже отмечалось, может быть различной. В подобных барьерах могут создаваться условия, необходимые для ионизации атомов примеси — центров свечения фосфора— или решетки сильным электрическим полем. Авторы наблюдали ряд явлений, свидетельствующих о том, что на поверхности монокристаллов ZnO, ZnS и Si имеются запирающие барьеры, свойства которых зависят от окружающей среды и связаны с яркостью электролюминесценции. [c.33]

Таким образом, установлено, что гетерогенно-каталитические реакции, происходящие в адсорбционном слое с участием воды (протона), сопровождаются эмиссией отрицательных зарядов (электронов и ионов). Кривые ТСЭ позволяют в одном опыте получить качественную картину спектра поверхностных уровней локализации электронов, образованных дефектами активными центрами катализа. Ввиду большой чувствительности метода эмиссия позволяет исследовать явление катализа на монокристаллах. [c.269]

Результаты опытов. Явления поверхностной проводимости были обнаружены на монокристаллах хлорида и бромида серебра, ограниченных плоскостями (100). Такие пластинки легко можно было получить кристаллизацией расплавленной соли. [c.94]

В случае металла отвод электронной энергии адсорбционного центра произойдет значительно быстрее (10 сек.). Поэтому описанное явление первичной фотодесорбции для металлов не должно иметь места. Однако поверхность катализатора сильно отличается по своим свойствам от поверхности идеального монокристалла. Если адсорбирующие активные центры на поверхности металла имеют молекулярные размеры и слабо взаимодействуют со всей решеткой, то описанный выше процесс фотораспада поверхностного соединения может осуществиться. [c.154]

Мельчайшая величина монокристалла установлена наблюдением, зависит она от поверхностного натяжения. В 1898 г. [76] я указал на то, что максимальная величина монокристалла определяется скольжением, связанным с поверхностным натяжением. Величина монокристалла имеет предел. Любопытно, что этот предел достигается в явлениях, в которых резко сказывается в природных условиях проявление времени. [c.168]

В каждой серии солей (галогениды калия и хлориды щелоч-ны Х металлов) увеличение ионного радиуса одного из ионов приводит к снижению энергии активации для диффузии как катиона, так и аниона. В поликристаллах при данной температуре во всех солях коэффициент диффузии катиона такой же, как в монокристаллах. Напротив, коэффициенты диффузии анионов в поликристаллических образцах больше, чем в монокристаллах, и растут с уменьшением размеров зерен, составляюших поликристалл. При данном размере зерен в поликристаллических образцах, т. е. при данной внутренней поверхности поликристаллов, коэффициенты диффузии анионов увеличиваются в направлении от хлора к иоду в ряду галогенидов калия и от цезия к натрию в ряду хлоридов щелочных металлов. Такое поведение ионов объясняется их поляризуемостью, которая играет главную роль в поверхностных явлениях. [c.742]

Возможность применения метода дифракции медленных электронов (ДМЭ) для изучения поверхностных явлений связана с малой проникающей способностью электронов при энергиях от нескольких электронвольт до сотен электронвольт и с тем фактом, что длина электронной волны (150/В) /2 оказалась подходящей для дифракции на кристаллических решетках твердых веществ. Показано, что для электронов с энергиями не выше 250—300 эВ заметный вклад в образование дифракционной картины вносят только два и.ти три верхних слоя атомов поверхности, причем основной вклад приходится на первый монослой. Из-за малой проникающей способности электронов дифракционная картина по многим характеристикам больше похожа на картину дифракции света от двумерной решетки, чем на дифракцию рентгеновских лучей от трехмерной решетки криста.тлов. Чтобы оценить эти различия, целесообразно сравнить дифракционные картины рентгеновских лучей и ДМЭ. Для получения лауэграмм используют узкий пучок белого рентгеновского излучения, перпендикулярно падающий на монокристалл. От непрозрачного кристалла и рентгеновские лучи и медленные электроны отражаются и появляются с той же стороны криста.тла, откуда падает исходный пучок. Серии брэгговских отражений от разных рядов плоскостей в кристалле образуют дифракционную картину. Эти отражения можно получить в виде маленьких точек на фотопленке, помещенной на расстоянии неско.тьких сантиметров от кристалла нернендикулярно падающему лучу. Каждая точка соответствует брэгговскому отражению от одного ряда атомных плоскостей при одной д.тине во.тны. При несколько отличной длине волны эти плоскости не дадут отражения. Разные наборы плоскостей удовлетворяют уравнению Брэгга при различных длинах волн. Именно поэтому падающий пучок должен состоять из волн разной длины и представлять белое излучение. При применении ДМЭ благодаря преобладающему эффекту двумерной решетки [c.263]

Монокристаллические пластинки. В течение последних 5 лет достигнуты успехи в отношении изготовления и изучения свойств монокристаллов металлов, керамических материалов и органических солей [85, 86]. Химические явления в поверхностных слоях твердых тел воообще и металлов в частности за последнее время вновь стали привлекать внимание исследователей в качестве объекта изучения во многих случаях стали применяться монокристаллические образцы. Поверхность монокристалла металла в той области, где макроскопическая поверхность имеет определенную ориентацию, почти соответствует идеальной кристаллической плоскости с данной ориентацией. Однако это справедливо не во всех случаях [87—891, и, вероятно, весьма редко такая поверхность в точности соответствует идеальной. В настоящее время большое внимание уделяется попыткам объяснить поверхностные явления, исходя из специфических свойств самой границы раздела, а не из свойств относительно инертной твердой фазы. [c.81]

Работы посвящены физикохимии дисперсных систем и поверхностных явлений. Открыл (1928) явление понижения прочности тв. тел вследствие обратимого физико-хим, воздействия на них среды (эффект Ребиндера) и разработал (1930— 1940) пути облегчения обработки очень ТВ. и труднообрабатываемых мат-лов. Обнаружил электрокапил-лярный эффект пластифицирования металлических монокристаллов в процессе ползучести при поляризации их поверхности в р-рах электролитов. Исследовал особенности водных р-ров поверхностноактивных в-в (ПАВ), влияние ад- [c.369]

Если электрод жидкий (Hg, Ga и нек-рые их сплавы в р-рах, а также жидкие металлы в расплавах солей), ПНЗ можно определить как максимум на кривой зависимости межфазного натяжения а от потенциала Е, поскольку да/дЕ = —Q (см. Электрокапиллярные явления). Др. метод измерения ПНЗ основан на том, что при Е = onst постоянное обновление пов-сти s электрода (при вытекании жидкого металла из капилляра, погружении в р-р твердого металла, его непрерывном затачивании или срезании) вызывает ток I = Qds/dt, где -время. Следовательно, потенциал, при к-ром / = о, равен ПНЗ. По этой же причине потенциал постоянно обновляемого разомкнутого электрода также равен ПНЗ. Еще один метод определенрм ПНЗ, применимый только к идеально поляризуемым электродам, основан на измерении емкости С двойного электрич. слоя. В разб. р-ре симметричного поверхностно-неактивного электролита кривые зависимости С от имеют минимум при ПНЗ, если пов-сть электрода является практически однородной (жидкие металлы, грани монокристаллов). [c.81]

Ребиндера) и показал (1930— 1940) пути облегчения обработки очень твердых и труднообрабатываемых материалов. Обнаружил электрокаииллярный эффект пластифицирования металлических монокристаллов в процессе ползучести при поляризации их поверхности в растворах электролитов. Исследовал особенности водных растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ), влияние адсорбционных слоев на свойства дисперсных систем. Выявил (1935—1940) основные закономерности образования и стабилизации пен и эмульсий, а также процесса обращения фаз в эмульсиях. Установил, что моющее действие включает сложный комплекс коллоидно-химических процессов. Изучал образование и строение мицелл ПАВ, развил представления о термодинамически устойчивой мицелле мыл с лиофобным внутренним ядром в лиофильной среде. Выбрал и обосновал оптимальные параметры для характеристики реологических свойств дисперсных систем и предложил методы для их определения. Выяснил механизм гидратационно-го твердения минеральных вяжущих, Открыл (1956) явление адсорбционного понижения прочности металлов под действием металлических расплавов. Создал (19й0-е) новую область науки — физикохимическую механику. [c.420]

В настоящее время общепризнанной является теория электретов Гросса [40]. Распределение зарядов внутри монокристаллов связывается с разделением положительных и отрицательных центров или с ориентацией диполей. Исчезновение объемной поляризации может вызывать электрошумовые биения. Кроме того, иногда возникают поверхностные заряды вследствие пробоя диэлектрика (воздуха) между электродом и электретом. Поверхностный заряд исчезает не так быстро, как объемный, и часто он бывает достаточно велик, чтобы изменить полярность электрета. Такое явление наблюдается довольно часто. Поверхностные заряды могут существовать на таких веществах, как парафиновый воск и полистирол, которые не обнаруживают никакого диэлектрического поглощения. Зная механизм образования поверхностного заряда, можно предполагать, что он не однороден по всей поверхности, и это можно обнаружить, распыляя по поверхности порошрк. Получающаяся при этом на поверхности электрета картина рассмотрена в работе Желудева и Фридкина [156]. [c.670]

Столь же неожиданные выводы, как и нри изучении никеля, были сделаны также в недавних работах с другими поверхностями, в особенности с поверхностями простейших полупроводников — кремния и германия [456, 467, 468]. Показано, например, что на поверхности монокристаллов кремния и германия имеется поверхностная реигетка, которая отличается от решетки лежащего под ней материала. Более того, было найдено [456], что весьма часто на таких новерхностях встречаются упорядоченные структуры, двумерные сверхструктуры , происходят реконструктивные фазовые переходы первого порядка и наблюдаются явления упорядочения. Но в целом вся область дифракции медленных электронов находится еще в эмбриональном состоянии, и увлекательнейшие эксперименты еще ждут своего осуществления [447]. За редким исключением [465] еще не было выполнено исследований, ставящих своей целью проверить, что произойдет с поверхностью [c.140]

Быть может, именно к такому случаю весьма резкого понижения свободной поверхностной энергии на границе между твердым металлом и жидким сильно адсорбционно-активным расплавом приближаются по своему характеру интересные специфические явления, обнаруженные нами на монокристаллах олова в присутствии топко11 пленки жидкого галлия [129, 130, 133] (см. следующий параграф). [c.236]

Описанные ниже опыты показывают, что в температурном интервале 20—200° серебряные нити образуются не в самой массе галоидного серебра. Опыты с монокристаллами показали, что дендриты серебра, простирающиеся от поверхности катода к аноду, растут по четко выраженным кристаллографическим направлениям. В поликристаллических образцах эти дендриты растут по поверхности раздела кристаллитов. Таким образом, опыты с монокристаллами обнаружили существование поверхностной проводимости хлорида и бромида серебра вдоль свободных поверхностей и внутренних поверхностей раздела кристаллитов. Эти опыты не обнаружили участия пустых анионных узлов решетки в явлениях проводимости. Можно думать, что серебряные нити, наблюдавшиеся Тубандтом с сотрудниками, росли вдоль [c.92]

При скольжении электронов точечные электронограммы осложняются по причине появления Кикучи-линий, несимметричного размытия пятен интерференции и усложнения их расположения в связи с явлением преломления электронных лучей в поверхностных слоях. Многие из этих осложнений исчезают при азимутальном вращении монокристалла при экспонировании. Таким образом, возникает еще один тип электронограмм — электронограммы вращения. [c.9]

При выращивании соединений существует еще одна специфическая причина образования малоугловых границ — отклонение состава расплава от стехиометрии. В этом случае возможно нарушение стабильности гладкого фронта кристаллизации вследствие концентрационного переохлаждения, в результате чего соседние растущие слои кристалла могут иметь разориентиров-ку. Такое явление часто наблюдается, например, при выращивании монокристаллов GaAs из расплава, обогащенного Ga или As. Особенно велика тенденция к образованию малоугловых границ по этому механизму в случае направленной кристаллизации, когда рост кристалла происходит в условиях относительно низкого осевого температурного градиента и чувствителен к малым возмущениям температуры или концентрации у поверхности раздела. В случае выращивания соединений Aiii из расплава с отклонением от стехиометрии тенденция к образованию малоугловых границ особенно велика при направлении роста <001>, поскольку плоскость 001 обладает наихудшими свойствами с точки зрения стехиометричности поверхностных слоев и способности сохранять свою планарность в процессе роста [82]. [c.92]