О росте реальных кристаллов

При рассмотрении вопроса о росте и растворении реального кристалла необходимо также учитывать и тепловые явления, сопровождающие этот процесс. Г. 1Т. Иванцов отмечает [370], что одни лишь молекулярно-кинетические закономерности на границе фаз, управляющим ростом кристалла, без тепло- и массообменных процессов не могут полностью характеризовать явления роста реального кристалла. [c.98]

Имеется много экспериментальных данных, показывающих, что рост реального кристалла происходит путем распространения слоев из одной определенной точки на поверхности. Поскольку в любом нормальном кристалле присутствует очень большое количество винтовых дислокаций, то можно ожидать, что по теории дислокационного роста будет существовать множество центров роста. Кроме того, есть данные, показывающие, что скорость роста прогрессивно возрастает с увеличением количества дефектов в кристалле или числа дислокаций. Если объяснять эти явления на базе теории дислокационно-спирального роста, то необходимо принять во внимание увеличение скорости роста за счет групп близко расположенных дислокаций, лежащих внутри круга с радиусом < 2яг . [c.191]

Таким образом, можно отметить, что существует тесная связь между представлениями о роли пассивирования поверхности электрода при разряде ионов металла и теорией роста реальных кристаллов. [c.13]

Процесс роста реального кристалла настолько сложен, что объяснить все его стороны с единой точки зрения пока не представляется возможным. В этой связи молекулярно-кинетическая теория удачно дополняется дислокационной теорией одни явления, связанные с ростом кристаллов, хорошо объясняются молекулярно-кинетической теорией, другие — теорией дислокаций. [c.66]

Формы, возникающие при росте реального кристалла, не являются постоянными и значительно изменяются под влиянием различных факторов. Форма реального кристалла теснейшим образом связана с линейной скоростью его роста она тем ближе к форме равновесного кристалла, чем медленнее кристалл растет. Быстро растущие кристаллы, как правило, приобретают форму дендритов, скелетов, спиральных и других несовершенных форм. [c.73]

О росте реальных кристаллов [c.134]

Теория идеального роста кристаллов не может также объяснить и тот факт, что в практических условиях заметная линейная скорость роста кристаллов наблюдается уже при пересыщениях около 1%, в то время как, согласно теоретическим расчетам [33], для этих условий пересыщение должно составлять не менее 150—200%. Это несоответствие хорошо объясняется разработанной позднее теорией несовершенного роста кристаллов или теорией дислокаций [179—183]. Согласно этой теории, при росте реального кристалла образуются дислокации, т. е. искажения кристаллической решетки, и на поверхности граней появляются ступеньки размерами от молекулярных до микроскопических. Такие дефекты могут возникать из-за колебания температуры, наличия примесей, одновременного разрастания по одной грани нескольких зародышей и т. д. Наличие подобных террас и ступенек на грани кристалла устраняет необходимость двухмерных зародышей для его роста и рост кристалла может происходить при ничтожно малом пересыщении. [c.90]

РОСТ РЕАЛЬНЫХ КРИСТАЛЛОВ [c.257]

Кинетика роста реальных кристаллов определяется, таким образом, структурой поверхности кристалла-подложки. [c.260]

Дислокационная теория значительно лучше соответствует действительности. В отличие от рассмотренных выше теорий, разработанных для роста идеальных кристаллов, который наблюдается только в исключительных случаях [103], дислокационная теория описывает рост реальных кристаллов, имеющих несовершенную кристаллическую решетку. Нарушения в строении решетки, которые могут встречаться в кристаллах, подразделяются [104, 105] на точечные (места с более высокой энергией, вакансии [106], избыточные частицы [107], посторонние атомы), винтовые (дислокации) и плоские (системы дислокаций). [c.56]

Некоторые положения, которые выдвинули и защищали Френкель. и другие исследователи, подвергались экспериментальной проверке и критике [56—60]. Так, было показано наличие принципиальных расхождений между экспериментальными данными и требованиями теории. В частности, согласно теории для скорости образования зародышей и линейной скорости кристаллизации требовались более высокие значения пересыщения, чем полученные в эксперименте. Было установлено, что для роста реального кристалла достаточны небольшие пересыщения (1% и ниже), при которых вероятность образования двухмерных зародышей крайне мала. [c.44]

В предыдущем изложении предполагалось, что во всем кристалле, вне зависимости от его размера, сохраняется правильное расположение атомов. Однако тщательные исследования показывают, что это не так и при различных условиях роста кристалла в нем возникают разнообразные дефекты. Например, реальный кристалл обладает мозаичным строением, т. е. он состоит из отдельных блоков размером около 10 м. Внутри каждого блока существует правильное распо- в [c.241]

Природа отклонений от стехиометрии в бинарных соединениях переменного состава состоит в том, что при любых температурах, отличных от абсолютного нуля, в реальном кристалле существуют дефекты структуры, С повышением температуры концентрация этих дефектов возрастает в силу увеличения энтропии системы (рост степени беспорядка). Наиболее упорядоченной структурой должен обладать идеальный кристалл, в котором каждый атом занимает предназначенный ему узел в подрешетке. При этом все узлы заняты, а все междоузлия свободны. Такая структура обладает полным порядком (энтропия равна нулю) и может быть реализована только при абсолютном нуле. При повышении температуры нарушения идеальной структуры возможны за счет возникновения незанятых узлов в кристаллической решетке, появления атомов в междоузлиях или существования в узлах решетки чужеродных атомов. Эти типы дефектов в кристалле являются простейшими. В реальных случаях возможно появление комбинаций этих дефектов. Возникновение таких дефектов в реальных кристаллах приводит к образованию ограниченных твердых растворов и появлению области гомогенности. Основные тины дефектов представлены на рис. 12. Рис. 12, а представляет схему идеальной кристаллической структуры бинарного соединения АВ. Рис. 12, б, б отражает существование незанятых узлов в подрешетках компонентов А и В. Такие незанятые узлы называются вакансиями или дефектами Шоттки. Это соответст- [c.57]

Все приведенное выше относится к чистой поверхности идеального кристалла алмаза. В действительности, изучая кинетику роста алмазных порошков, следует иметь в виду, что вклад ребер и вершин отдельных кристаллитов в общую поверхностную энергию-может быть весьма значительным, особенно у высокодисперсных порошков. Наличие различных дефектов на поверхности реального кристалла должно сказаться на кинетике нуклеации. В связи с этим рассмотрим влияние дефектов, вызванных облучением, на рост алмаза и графита из метана, следуя работе [69]. [c.80]

Теоретические расчеты показывают, что идеальный бездефектный кристалл может расти, например, из раствора или расплава с заметной скоростью только при очень больших пересыщениях (порядка 25. ..50%). Однако реальные кристаллы растут с достаточно большой скоростью даже при ничтожных (в тысячи и более раз меньших, чем рассчитанные теоретически) пересыщениях. В настоящее время это объясняется наличием в кристаллах винтовых дислокаций. Рассмотрим механизм роста идеального кристалла и кристалла, содержащего винтовую дислокацию. [c.99]

Все реальные кристаллы — и получаемые в лаборатории, и природные — всегда содержат дефекты, т. е. те или иные отклонения от идеального строения и формы. Поэтому, отсылая читателя за сведениями об идеальных кристаллах к учебникам по кристаллографии , обратимся к их дефектам — тому, что является, с одной стороны, обычной помехой при использовании кристаллов, а с другой — свидетельством об особенностях их роста. [c.5]

Но поскольку рост кристаллов в соответствии с принципом Гиббса — Вульфа — Кюри должен приводить к образованию габитуса с минимальной поверхностной энергией, возникшие частицы очень быстро превращаются в реальные кристаллы. [c.223]

Во всех приведенных выше соотношениях полагалось, что величина скорости роста кристаллов (>и или к ) одинакова по всему объему кристаллизатора. По всей вероятности такое предположение достаточно близко соответствует действительному процессу в аппаратах полного перемешивания суспензии, когда концентрационные и температурные условия процесса во всех точках рабочего объема практически одинаковы. Однако более общий анализ показывает, что имеются некоторые причины, вследствие которых рост индивидуальных кристаллов может оказаться неодинаковым вследствие неоднородности параметров процесса по рабочему объему. Во-первых, в реальных аппаратах локальные значения концентраций и температуры суспензии не бывают совершенно одинаковыми и частицы в процессе своего случайного перемещения по всему объему попадают в зоны с разным пересыщением и температурой. Кроме того, относительная скорость движения отдельных кристаллов и жидкой фазы раствора также носит случайный характер, что при диффузионной кинетике роста должно приводить к случайному распределению величины скорости роста частиц к около некоторого ее среднего значения. По некоторым данным [9] флуктуации объемной скорости роста кристаллов могут достигать 50 % от ее среднего значения. [c.169]

В реальных кристаллах наряду с рассеянием на границах и взаимным рассеянием фононов имеет место рассеяние на различного рода дефектах структуры — вакансиях, примесях, дислокациях и пр. Вклад каждого из этих механизмов в общее тепловое сопротивление кристалла изменяется с ростом темпе- [c.29]

На габитус кристалла влияет также кинетика роста кристалла и другие неравновесные эффекты. Поэтому грани реальных кристаллов могут и не соответствовать равновесным формам, определяемым теоремой Вульфа. Например, если стабильная или сингулярная плоскость (100) шлифуется, скажем, под небольшим углом, то образуются плоскости, номинально описываемые индексом (х11), где х — большое число. Локальное уменьшение свободной энергии при этом возможно, только если эти плоскости превратятся в ступеньки, образуемые гранями (100) и (010). Существует общий критерий возможности такого спонтанного локального перехода [36]. [c.206]

О. М. Полторак в работе [50] предложил учитывать понижение дифференциальной теплоты сублимации % как общую причину роста дефектности поверхности реальных кристаллов. Уменьшение величины X для реальных кристаллов связано с их макроскопической неравновесностью — малым размером частиц или мозаичным строением граней, наличием дислокаций, неравновесностью форм огранения кристаллов и т. п. Для некоторой части вещества теплота сублимации окажется сильно пониженной и в такой же мере снизится энергия образования дефектов поверхности. Некоторые области реальных кристаллов служат как бы источниками дефектов. Благодаря этому равновесие [c.115]

Плоскости решетки, полностью свободные от дефектов, чрезвычайно редки и могут возникать только на очень малых кристаллических плоскостях. Определенные дефекты, которые в реальных кристаллах заметны как дислокации, согласно Бартону, Кабреру и Франку 1 , вызывают постоянный дальнейший рост или разрушение плоскостей решетки в виде винтовых дислокаций без образования новых поверхностных зародышей. В присутствии винтовой дислокации ступень (положение в) постоянно содержит места роста полукристаллическое положение). [c.315]

При низких анодных и катодных перенапряжениях растворение и осаждение металлов на реальных кристаллах осуществляется через винтовые дислокации. При этом места роста возникают постоянно. Однако при более высоких перенапряжениях наряду с осуществлением механизма роста через винтовые дислокации появляется возможность образования поверхностных зародышей, что приводит к повышению концентрации ионов металла на ступенях роста и полукристаллических положениях, а значит, и к дальнейшему повышению скорости обмена. Анодные поверхностные зародыши будут пустотами глубиной в один атомный слой. [c.343]

Помимо рассмотренной модели роста реального кристалла могут существовать и другие подходы, учитывающие реализующиеся на практике виды несовершенств поверхности растущего кристалла. Понятие структуры поверхности включает в себя ее микроскопическое строение (в атомном масштабе) и макроско- [c.135]

Механизмы роста идеальных кристаллов путем образования двумерных зародышей или роста кристаллов в результате незарастающих ступенек, создаваемых на поверхности винтовыми дислокациями, хотя и присущи росту реальных кристаллов, но лишь в специальных условиях обусловливают скорость и особенности их роста. Действительно, в реальных условиях роста, где имеют место значительные колебания температуры и концентраций частиц питающей фазы в различных точках растущей грани, следует считать, что эта последняя всегда характеризуется шероховатостью. Шероховатость на идеально ориентированной естественно гладкой грани возникает за короткое время после начала роста вследствие колебаний внешних условий, так как вероятность образования двумерных зародышей имеет разное значение в различных точках поверхности и постоянно меняется во времени. Наличие почти неизбежных структурных дефектов еще более усугубляет влияние колебаний внешних условий. [c.260]

Подтверждено представление о блоковом механизме роста реальных кристаллов [2]. Неустойчивые блоки в зависимости от гидродинамики процесса либо отлагаются на поверхности растущего кристаллзг либо уходят от него (как бы смываются) в раствор, где образуются новые центры кристаллизации. [c.92]

Френкель в 1946 г. опроверг это распространенное представление как ошибочное. Он установил, что в процессе роста реального кристалла на его основных гранях в результате тепловых флюктуаций возникают випинальные грани с несколько повышенной поверхностной энергией Гиббса. Френкель нашел, что поверхность реального кристалла в состоянии статистического равновесия должна иметь грани, обладающие при температурах выше абсолютного нуля некоторой естественной шероховатостью, вследствие процесса мономолекул яр ного терассообразования. Шероховатость грани определяется средней длиной Я отдельных ступенек или отношением а/Я, характеризующим подъем и опускание микроучастков поверхности грани. Длина ступенек соответствует при мерно 100 атомным расстояниям. [c.41]

Мне кажется, что дальнейших успехов в области теории процессов электроосаждения нужно ожидать в первую очередь на основе последова-те,л1.пого сочетания пзученрхя кинетики элементарного акта электровосстановления катионов с исследованием явлений адсорбции на растущей новерхности металла и условий роста реальных кристаллов нри учете от-к.лонений от идеально правильной структуры. Особое внимание должно быть уделено э.лектроосаждению металлов из неводных растворов. [c.38]

Рис. 82. А так выглядит винтовой рост реального кристалла (фото Г. Г. Леммленна).

ГЧ УЛьпые кристаллы. Кристаллы, состоящие из соверщенно оди-нaк JBыx элементарных ячеек, называются идеальными. Образующиеся в реальных условиях кристаллы могут несколько отличаться от кристаллов идеальных. Реальные кристаллы построены из некоторого числа блоков правильного кристаллического строения, расположенных приблизительно параллельно друг другу, ио все же несколько дезориентированных. Это явление называется мозаичностью структуры кристаллов, которая ведет к возникновению дислокаций, т. е. линейных, а также поверхностных и объемных дефектов структуры, образующихся 1з процессе роста кристаллов или же при пластической деформации. Помимо дислокаций в реальных кристаллах образуются также участки неупорядоченности, локализованные обычно около отдельных узлов решетки, — так называемые плоские дефекты. [c.72]

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]

Поверхности реальных кристаллов далеки от совершенства. На поверхности нодложки могут быть скопления дислокаций, механические повреждения. Поверхностные атомы химически весьма активны, и вследствие этого свободная поверхность быстро покрывается адсорбированным или хемосорбированным слоем толщиной в несколько атомных диаметров Все эти несовершенства вызывают образование большого числа центров кристаллизации и способствуют возникновению дефектов роста в пленке. [c.140]

В связи с этим вероятность возникновения дислокаций за счет флуктуаций теплового движения исчезающе мала для всего интервала температур, в котором возможно кристаллическое состояние. Поэтому в настоящее время принято считать, что дислокации, обусловливающие пластическую деформацию, генерируются в процессе самого сдвигообразования [10, 11]. Первичные дислокации в реальном кристалле возникают в процессе его роста из расплава или раствора. [c.181]

Скорость роста в этом случае определяется вероятностью образования зародыша и незначительна, пока пересыщение а = Р—Ро) Ро (где Р—действительное, а Ро — равновесное давление пара) не достигает десятков процентов. В этих условиях рост слоя после его зарождения будет происходить исключительно быстро и не будет лимитировать скорость роста кристалла. Тем не менее рост большинства реальных кристаллов наблюдается при очень малых пересыщениях. Это значит, что граница раздела (подложка) атомнощеро-ховата, она имеет готовые активные центры кристаллизации. [c.480]

На ранних стадиях кристаллизации из газа заметно проявляется эффект декорирования, т. е. фиксации деталей строения поверхности реального кристалла. На рис. 54 показано автодекорирование выросшим алмазом поверхности затравочного кристалла алмаза на начальной стадии кристаллизации. При дальнейшем росте появляются отдельные островки новой фазы (рис. 55, а), которые затем, сливаясь, образуют сплошной фронт кристаллизации (рис. 55, б). [c.99]

Белюстин А. В., Степанова Н. С. Особенности роста малодислокационных кристаллов KDP. — В кн. Рост из низкотемпературных и гидротермальных растворов. Реальная структура. Рост в твердой фазе. Тезисы 6 междунар. конф. по росту кристаллов. М., 1980, т. IV, с. 8—9. [c.191]

Корректность распространения полученных зависимостей на реальные процессы кристаллизации с развитым фронтом и ярко выраженной поликристалличностью его пока не обоснована. В единственной работе [4] была сделана, попытка исследовать взаимозазисимость Ул и Д при росте слоя кристаллов на плоской поверхности. Однако диапазон изменения этих величин был очень узок, опыты проводили с одним ве- [c.41]

Процессы кристаллизации на винтовых дислокациях. На винтовых дислокациях, которые обусловливаются примесями или несовершенствами структуры реального кристалла, постоянно остаются ступени роста. Представления и теорию Бартона, Кабрера и Франка осаждения и растворения или испарения кристаллов через винтовые дислокации без существенного изменения можно перенести на электрохимическое осаждение или растворение металлов, как это было сделано Бермилья я Флейшманом и Ферском [c.338]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология