Диффузионные процессы в кристаллах

Предположим, что рост зародышей представляет собой диффузионный процесс, который можно ускорить, используя конвекцию. Тогда первоначально нужно создать максимальную относительную скорость движения кристалла и раствора. Для взвешенных в растворе кристаллов их относительное движение можно организовать, создавая колебания раствора на определенной частоте, изменяемой в ходе роста кристаллов. [c.149]

Рост кристаллов является типичным массообменным (диффузионным) процессом. Скорость роста определенной грани кристалла в данный момент времени можно выразить уравнением массопередачи [c.398]

Уравнение (262) в общем можно применять для качественной оценки некоторых факторов, оказывающих влияние на процесс зародышеобразования, однако для сложных процессов уравнение непригодно. Это объясняется тем, что рост кристаллов определяется не только диффузионными процессами, происходящими в жидкой фазе, но также свойствами структуры растущих кристаллов, как, например, дефектами кристаллической решетки, внедрением в нее ионов из добавляемых растворов и т. д. [c.202]

Так как диффузионные процессы в твердой фазе всегда протекают значительно медленнее, чем в жидкости, то можно считать, что твердая фаза, попадая в область нагревателя, превращается в расплав практически без изменения состава. Если при этом скорость кристаллизации вещества позади двигающейся жидкой зоны мала (скорость кристаллизации равна скорости плавления или скорости передвижения зоны), то соотношение между концентрациями примеси в расплаве и в выпадающих из него кристаллах в каждый момент времени можно считать близкими к равновесному. Поэтому при а<1 и движении расплавленной зоны по слитку слева направо (рис. 31) примесь будет оттесняться в правый конец. Если а>, то примесь будет концентрироваться в левом конце слитка. [c.119]

Кинетика и механизм диффузионных процессов представляют огромный интерес для полупроводниковой электроники, техники квантовых оптических генераторов, процессов изготовления микроминиатюрных устройств, твердых и пленочных схем. Изготовление активных элементов полупроводниковых схем и р—/г-переходов (см. гл. IX) основано на диффузии легирующих примесей в полупроводниковый монокристалл из газа или расплава. Этот процесс сводится к налета-нию молекул (атомов) из газовой фазы и к диффузии их внутрь кристалла. Второй процесс медленнее первого. А так как диффузия примесей протекает по уравнениям первого порядка, то весь процесс псевдо-мономолекулярный. Таков же характер процесса травления полупроводника, если диффузионная стадия самая медленная. В этих случаях особую роль играет закон анизотропии кристаллов (см. гл. IV), так как диффузия в кристаллах идет с разной скоростью в разных направлениях. Скорость роста кристаллов, скорость окисления кислородом, скорость травления зависят от того, какая грань подвергается воздействию. Например, доказано 178], что различные грани кристаллов вольфрама обладают разной активностью по отношению [c.49]

Микроструктурные исследования поверхностей трения при скольжении образцов спеченных порошков (железографит) позволили установить, что степень металлического контакта и схватывание определяются структурой материала. Оптимальной является смесь мелких упорядоченных кристаллов феррита и цементита. Диффузионные процессы при схватывании имеют малое значение. [c.18]

Поверхность имеет избыток свободной энергии по сравнению с объемом за счет нескомпенсированных химических связей находящихся на ней частиц. Как следствие универсального стремления систем к минимуму свободной энергии имеют место следующие явления поверхностное натяжение, коалесценция жидкостей, адсорбция, прилипание и смачивание и др. При нагреве кристаллов уже при температурах 0,4 от температуры плавления обнаруживается перестройка конденсированной фазы типа поверхностного оплавления. Очевидно, что появление даже очень тонкой жидкой пленки способно существенно изменить диффузионные процессы, повлиять на каталитические и адсорбционные свойства материала. [c.50]

При гидротермальном травлении выявляется, что в некоторых случаях число зон роста может достигать нескольких сотен на 1 мм толщины наросшего слоя (характерно, что столь тонкая слоистость синтетического кварца не фиксируется оптическими методами). Это отвечает условиям, когда образование очередного ритма происходит в течение нескольких минут, поскольку имеют место флуктуации концентрированного поля в зонах роста, обусловленные неравномерным характером конвективного массопереноса. Вполне возможно, что процесс формирования слоистости действует в соответствии с механизмом циклической химической реакции. Если скорость отложения вещества лимитируется диффузионными процессами и кристалл отбирает из пограничного слоя весь материал, необходимый для построения решетки, увеличение скорости кристаллизации способствует накоплению примеси перед фронтом роста, в результате чего диффузия питательного вещества в направлении растущей поверхности затрудняется. По мере снижения скорости кристаллизации вследствие диффузии концентрация вещества кристалла в пограничном слое снова возрастает, и реализуется возможность ускорения роста. Вероятность такого процесса должна, очевидно, возрастать в условиях высокой концентрации примеси в растворе. [c.115]

Рост кристалла — диффузионный процесс. Линейную скорость роста грани кристалла можно выразить уравнением [c.104]

Скорость химических реакций, а также процессов кристаллизации зависит от скорости диффузии ионов в силикатном расплаве, которая находится в прямой зависимости от вязкости расплава чем больше вязкость, тем меньше скорость диффузионных процессов и, следовательно, меньше скорость реакции и роста кристаллов. Снижение вязкости жидкой фазы позволяет увеличить скорость и процессов образования силикатных и оксидных соединений. Большое значение имеет вязкость жидкой фазы в процессе получения материалов путем спекания. При производстве стекла вязкость расплава определяет режим обработки материала практически на всех стадиях технологической схемы. Знание свойств расплавов позволяет правильно выбирать оптимальные параметры технологии большинства силикатных материалов. [c.111]

Рост кристаллов происходит за счет диффузии ионов к поверхности растущего кристалла и осаждения этих ионов на его поверхности и определяется не только диффузионными процессами, но и Структурой растущих кристаллов, дефектами кристаллической решетки, внедрением в нее различных ионов и т. д. [c.141]

А. А. Чернов здесь делает весьма существенное замечание. Он отмечает, что если раствор неподвижен и имеет достаточно большой объем, то лимитировать скорость роста будет диффузионное сопротивление раствора, прямо пропорциональное линейным размерам объема, занятого раствором, и обратно пропорциональное коэффициенту диффузии. Таким образом, влияние размера кристалла на его линейную скорость роста и растворения может проявиться через параметры диффузионного процесса. [c.97]

Главной особенностью сорбции на цеолитах является высокая чувствительность их к размеру сорбируемых молекул, которые соизмеримы, а в некоторых случаях и больше размеров входных отверстий, ведущих в сорбционные полости кристалла. По этой причине коэффициенты диффузии и энергия активации диффузионного процесса колеблются в весьма широких пределах. [c.218]

При более узких порах и значительном протяжении норового пространства стенки пор и каналов могут уже оказывать в той или иной степени влияние на движение отдельных компонентов смеси и обусловливать ее разделение. Наконец, если поры применяемого материала настолько малы, что они сопоставимы с размерами молекул, то может происходить разделение смеси аналогичное тому, как действуют молекулярные сита. Этот вид разделения тесно связан с явлениями, описанными в предыдущей главе. Разница заключается в том, что в предыдущей главе о молекулярных ситах имеется в виду разделительное действие пористых кристаллов, применяемых в колоннах в виде порошков, зерен или таблеток, в данной же главе рассматривается разделительное действие сплошных мембран или пленок. Проникновение газов через мембраны и пленки с порами молекулярных размеров является в то же время диффузионным процессом. Во всех упомянутых случаях рассматривались капиллярные системы, в которых могут быть газовые потоки различных типов в зависимости от размеров отверстий (пор) и применяемых давлений. [c.200]

Как показали исследования, увеличение содержания кремния до 3% приводит к увеличению количества остаточного аустенита при закалке стали до 8%. Вследствие этого сопротивляемость стали микроударному разрушению после закалки меньше, чем после повышенного отпуска. При температурах отпуска 300— 350° С происходит снятие внутренних напряжений, распад остаточного аустенита, а также изменения тонкой структуры кристаллов а-фазы. В результате резко улучшаются упругие свойства стали и возрастает ее сопротивляемость микроударному разрушению. Отпуск при температурах выше 400° С ускоряет диффузионные процессы, вызывает рост и коагуляцию карбидной фазы, ослабляет блокировку дефектов кристаллической решетки упругие свойства стали снижаются и, как следствие этого, уменьшается ее сопротивляемость микроударному разрушению. [c.169]

Таким образом, хотя в рассматриваемом случае основным способом перемещения дислокации является скольжение, скорость пластической деформации кристалла лимитируется диффузионными процессами, обеспечивающими переползание дислокации. [c.289]

Ранние экспериментальные исследования, посвященные вопросам распределения, не подтверждали (за небольшими исключениями) применимости соотношений (5-1), (9-1) и (10-1). Возможность распределения радиоактивных элементов в системах типа раствор — твердая кристаллическая фаза по закону Бертло — Нернста оспаривалась рядом видных ученых, в том числе Г. Тамманом и О. Ханом. Основным теоретическим доводом этих ученых являлось то, что в силу чрезвычайной медленности диффузионных процессов в твердом теле при низких температурах они не могут обеспечить состояния истинного термодинамического равновесия между кристаллами и раствором. [c.30]

Было установлено, что в случае систем твердая фаза — расплав состояние термодинамического равновесия достигается очень быстро и распределение микрокомпонента независимо от условий опыта происходит всегда по закону Хлопина. Было высказано предположение, что в достижении равновесия значительную роль играют диффузионные процессы, изучение которых возможно путем наблюдения за скоростью установления равновесия в зависимости от размеров кристаллов. Опыты показали, что при величине кристаллов 2,9-10" и 2,6- 0- см равновесие достигается за промежутки времени, отличающиеся в 2 раза, в то время как размеры кристаллов изменяются примерно в 100 раз. Эти результаты можно было объяснить либо [c.126]

ИСХОДЯ ИЗ предположения, что диффузионные процессы не играют заметной роли, либо считая, что диаметры кристаллов, определенные под микроскопом, не соответствуют истинным величинам (наличие в кристаллах трещин, капилляров и т. д.). В связи с этим оказалось необходимым определение истинных размеров кристаллов более надежным способом. В качестве такого способа был избран метод, основанный на использовании первичной обменной адсорбции. Результаты опытов показали полное совпадение размеров кристаллов, полученных путем адсорбционных (радиометрических) и микроскопических определений. Отсюда стало ясно, что механизм достижения равновесия в системах твердая фаза — расплав, как и в системах твердая фаза — раствор, заключается в перекристаллизации твердой фазы [19]. [c.127]

Образование промежуточных фторсодержащих соединений ускоряет разрушение анионного каркаса расплава, уменьшает его вязкость, способствует повышению подвижности ионов и, следовательно, ускоряет диффузионные процессы, являющиеся лимитирующими моментами при росте кристаллов. [c.221]

Действительно мы наблюдали явление выщелачивания солей натрия из хорошо гомогенизированных кристаллов типа AgX—NaX при содержании в них галогенида натрия значительно меньших 12,5 молярных процентов, т. е. в тех условиях, при которых, согласно воззрениям Таммана [8], подобного выщелачивания быть не должно. Самой собой разумеется, что возможность достаточно быстрого выщелачивания определяется размерами зерен осадка (растертого расплава AgX — NaX), так как в случае диффузионных процессов время достижения определенного состояния прямо пропорционально квадрату линейных размеров частиц. [c.81]

В зависимости от способа обработки кристаллов щелочных галогенидов могут образоваться центры окраски различной структуры. Простейшим центром окраски является 7 -центр (рис. 10.1). Ион галогена за счет диффузионных процессов вытесняется из решетки и для компенсации недостающих отрицательных зарядов заменяется электроном, f-центры образуются при быстром охлаждении с высоких температур кристаллов, окрашенных по аддитивной схеме так, что при этом другие дефекты практически не возникают. Из-за присутствия / -центров изменяются характерные абсорбционные свойства. Ниже приведены длины воли для F-центров в различных щелочных галогенидах. [c.210]

Последующая стадия процесса — созревание суперфосфата, т. е. образование и кристаллизация монокальцийфосфата, происходит медленно и заканчивается лишь на складе (дозревание) при вылеживании суперфосфата в течение 6—25 сут. Малая скорость этой стадии объясняется замедленной диффузией фосфорной кислоты через образовавшуюся корку монокальцийфосфата, покрывающую зерна апатита, и крайне медленной кристаллизацией новой твердой фазы Са(Н2Р04)2-Н20. Оптимальный режим в реакционной камере определяется не только кинетикой реакций и диффузией кислот, ио и структурой образовавшихся кристаллов сульфата кальция, которая влияет на суммарную скорость процесса и качество суперфосфата. Ускорить диффузионные процессы и реакции (а) и (б) можно повышением начальной концентрации серной кислоты до онтпмалыюй и температуры. [c.146]

Диффузия при реакциях в твердом состоянии. Диффузионные процессы, протекающие в твердых телах, отличаются большим разнообразием. Различают самодиффузию и гетеродиффузию в зависимости от того, происходит ли в кристаллической решетке перемещение элементов (атомов) этой же решетки или чужеродных атомов либо ионов. В зависимости от направления перемещения элементов различают объемную диффузию, диффузию вдоль граней или дефектов кристаллов (по внутренним поверхностям кристалла) и поверхностную диффузию (по внешней поверхности). Поверхностная диффузия обычно происходит легче, чем объемная диффузия и диффузия вдоль граней кристаллов. [c.161]

Вывод выражений для законов диффузии можно осуществить путем, который помимо чисто математической картины вскрывает некоторые особенности механизма этого явления. Диффузионные процессы представляют собой комбинцию трех видов миграции атомов одномерная (миграция по цепочкам атомов), двумерная (поверхностная) и миграция в пространстве. На рис. 94 представлено перемещение атома-диффузанта по поверхности и в объеме кристалла с использованием элементарных скачков в соответствующих атомных цепочках. Перемещение атома-диффузанта вдоль цепочки атомов с межатомным расстоянием а равносильно одновременному его перемещению по атомным цепочкам с межатомными расстояниями а н а а = (а + Положение не меняется, если принять к сведению другой механизм диффузии (вакансионный, по междоузлиям и т. д.). Скорость диффузионного смещения атома-диффузаита в направлении а равняется V = = /ш/х, где па — путь диффундирующего атома в единицах межатомных расстояний т — время перемещения. [c.151]

Механизм диффузионных процессов в твердых телах бывает различным диффузия атомов по междуузлиям кристаллической решетки, по вакансиям в структурах Шоттки (см. гл. IV, 8), по протяженным дефектам монокристаллов (по дислокациям), по поверхности зерен в поликристаллах и т. д. Скорость диффузии очень сильно зависит от концентрации дефектов в кристаллах и от их вида. Особенно облегчается диффузия в твердых телах при большом числе дислокаций и при развитой поверхности зерен в поликристаллах. [c.49]

Кинетика и механизм диффузионных процессов представляют огромный интерес для полупроводниковой электроники, техники квантовых оптических генераторов, процессов изготовления микроминиатюрных устройств, твердых и пленочных схем. Изготовление активных элементов, полупроводниковых схем п р— -переходов основано на диффузии легирующих примесей в полупроводниковый монокристалл из газа или расплава. Этот процесс сводится к налетанию молекул (атомов) из газовой фазьг и к диффузии их внутрь кристалла. Второй процесс медленнее первого. А так как диффузия примесей протекает по уравнениям первого порядка, то весь процесс псевдо-мономолекулярный. Таков же характер процесса травления полупроводника, если диффузионная стадия самая медленная. В этих случаях особую роль играет закош анизотропии кристалов, так как диффузия в кристаллах идет с разной скоростью в разных направлениях. Скорость роста кристаллов, скорость окисления кислородом,, скорость травления зависят от того, какая грань подвергается воздействию. Например, доказано, что различные грани кристаллов вольфрама обладают неодинаковой активностью по отношению к кислороду и разной способностью эмитировать электроны при нагревании между этими свойствами наблюдается коррелятивная зависи.мость. Медь быстрее всего окисляется в направлениях, перпендикулярных граням кубических кристаллов. Обнаружено,, что внутреннее строение пленки СигО определенным образом ориентировано по отношению к поверхности кристаллов меди, что называется явлением эпитаксии. [c.61]

Присутствие дислокаций заметно сказывается не только на мех. св-вах кристаллов. При пересечении дислокаций возникают точечные Д., дислокации способствуют адсорбции примесных атомов, они облегчают диффузионные процессы, рассеивают электроны и т. п. В ряде случаев искажения решетки в области дислокаций м. б. причиной необычного протекания хим. процессов с участием твердых фаз. Пример-фотодимеризация антрацена или его производных. В ненарушенной, свободной от дислокаций решетке кристалла антрацена расстояния между двойными связями, принимающими участие в образовании димера, слишком велико и фотодимеризация не происходит. В зоне дислокаций обычный для антрацена кристаллохим. порядок расположения молекул нарушается таким образом, что двойные связи двух соседних молекул антрацена становятся примерно в два раза ближе. Благодаря этому фотодимеризация кристаллич. антрацена происходит гл. обр. только там, где есть дислокации. Механохим. активирование твердых тел их измельчением связано в первую очередь с образованием дислокаций, концентрация к-рых возрастает до 10 см [c.30]

В твердых неорг. телах, где доля своб. объема и амплитуды колебаний атомов кристаллич. решетки незначительны, Д. обусловлена наличием нарушений в их структуре (см. Дефекты в кристаллах), возникающих при изготовлении, нагревании, деформациях и др. воздействиях. При этом м. б. реализованы неск. механизмов Д. обмен местами атомов и обмен местами двух соседних атомов, одновременное циклич. перемещение неск. атомов, передвижение их по междоузлиям и др. Первый механизм преобладает, напр., при образовании твердых р-ров замещения, последний - твердых р-ров внедрения. Диффузионные процессы происходят с заметной скоростью только при высоких т-рах. Напр., как следует из табл. 6, коэф. Д. Oj в СаО и fjOj при повьпиении т-ры с 20 до 300 °С возрастают соотв. в 2 10 ° и 3 10 раз. При массопереносе в области линейных дислокаций и по поверхностным (границы зерен) дефектам в поликристаллич. телах D увеличиваются на 4-5 порядков. [c.104]

Решение задач тепло- и массопереноса характеризуется значительной сложностью т. к. при строгой постановке данная задача должна рассматриваться как многомерная в двух сопряженных областях (в кристалле и расплаве) с внутренними и внешними искомыми границами и совместным рассмотрением гидродинамических, тепловых и диффузионных процессов. В случае полупрозрачного или прозрачного для тепловых лучей монокристалла будет иметь место сложньпт перенос тепла как в самом монокристалле, так и в расплаве. [c.51]

Изучение диффузионных процессов в контакте двух кристаллов показало, что скорость гетеродиффузий с температурой изменяется сначала медленно и только при температурах, близких к температуре контактного плавления, резко возрастает и приводит к образованию твердых растворов на поверхностях соприкосновения компонентов твердых растворов, которые плавятся при температуре контактного плавления [38]. [c.171]

Механизм диффузионных процессов в твердых телах можно понять, если использовать наши сведения о кристаллической структуре твердых тел. В равновесии атомы твердого тела совершают тепловые колебания около узлов кристаллической решетки. В идеальной структуре твердого тела все узлы решетки совершенно равнозначны и процесс диффузии происходить не может. Однако в реальном кристалле нри заданной температуре сзш],ествует некоторое число термических дефектов — нарушений кристаллической решетки. Впервые гипотеза о термических дефектах, согласно которой в результате тепловых флуктуаций некоторые ионы могут покидать свои нормальные места в решетке и Ьереходить в положения между другими узлами (межузлия), была предложена Френкелем [13]. Впоследствии Шоттки [14] предположил также, что в ионных кристаллах равное число катионов и анионов может уходить со своих нормальных мест в решетке, создавая катионные и анионные вакансии. Примером систем с преобладанием дефектов по Френкелю могут служить некоторые галОгениды серебра (АдС1, AgBr). В "кристаллах галогенидов щелочных металлов термические дефекты принадлежат к типу дефектов по Шоттки [15]. [c.43]

Покажем, что немалую роль в обратимой пластичности высокотемпературных сверхпроводников может играть псевдодвойниковавде. Рассмотрение перемещения двойникующей дислокации в решетке У-Ва-Си-О (рис. 9.11) приводит к вьшоду [524], что сдвойникованная структура является зеркальным отражением материнского кристалла (истинным двойником отражения), если одновременно с двойниковым сдвигом ато- Мов будет происходить диффузионный перескок атомов кислорода в базисной плоскости из позиции 6 в позицию Л Быстрое перемещение двойниковой границы, за которым не успевают следовать диффузионные процессы, будет приводить к воз1Шкновению разупорядоченной структуры (псев до двойника) с избыточной объемной энергией. В этом случае (см. 1Я, 6) возможна сверхупругость, по внешним проявлениям подобная сверх- [c.247]

Новый источник излучения — лазер (разд. 2.11.3 в [20а]) особенно удобен для использования в локальном микроспектраль-ном анализе. Важное преимущество лазера заключается в том, что с его помошью можно испарить контролируемое количество материала (от 0,1 до 1,0 мкг) точно с того места исследуемого образца, которое выбрано под микроскопом. Лучшая локальность анализа достигается с помощью неконтролируемого лазера с энергией, не превьплающей 1 Вт-с (мощностью не более 1 кВт), в сочетании со вспомогательной искрой. При кратере диаметром и глубиной 0,03—0,05 мм на фотопластинках с чувствительной эмульсией можно получить спектры, дающие информацию о главных компонентах. Так, например, можно прямым путем определять включения такого размера в относительно больших дендритных кристаллах и областях обогащения или изучать диффузионные процессы. Если это возможно, то практически целесообразно работать с лазером большой энергии накачки и с кратерами порядка 0,1—0,2 мм. Параметры вспомогательной искры среднего напряжения, которая создает микроплазму из облака паров, должны выбираться в соответствии со свойствами исследуемой пробы. На интенсивность спектра оказывают значительное влияние форма и юстировка графитовых игольчатых электродов вспомогательной искры. Чтобы обеспечить благоприятные условия для образования микроплазмы, необходимо эмпирически подбирать межэлектродный промежуток и высоту вспомогательных электродов над пробой. Загрязнение материалом, осевшим на концах вспомогательных электродов, можно исключить только применением новых электродов при каждой регистрации спектра. Желательно до регистрации спектра пробы несколькими разрядами [c.114]

В то же время Кремер [41] нашла, что между 442 и 627° при 0,1б< о<0,5 доля разложившегося вещества пропорциональна Ь /, и объяснила это наличием диффузионного процесса. Эта зависимость при 627° не менялась для препаратов с различной величиной зерна, а энергия активации оказалась равной 50 ккал-молъ . В работе Кремер приведено мало подробностей, касающихся эксперимента, но опубликованные графики зависимости а от показывают значительный разброс в области больших значений а. Электронно-микроскопические исследования [42] показывают, что при разложении микрокристаллического карбоната магния в атмосфере двуокиси углерода при различных давлениях образуется конгломерат из небольших хорошо сформированных кристаллов окиси магния, форма которого соответствует внешней морфологии исходного карбоната. Кристаллы, составляющие конгломерат, тем больше по размерам, чем выше давление двуокиси углерода. Это указывает, что в условиях, когда скорость разложения подавляется, рост кристаллов продукта происходит в большей мере, чем образование ядер на новых кристаллитах. [c.80]

Диффузионные процессы перемещения- структурных элементов в твердых телах отличаются больщиМ.разнообразием. Различают самодиффузию— перемещение в кристаллической решетке ее же элементов и гетеродиффузию — перемещение чужеродных ионов, атомов или молекул. В зависимости от направленности процесса перемещения частиц различают объемную диффузию (в глубине решетки), поверхностную (по внешней поверхности зерен) и диффузию вдоль граней и дефектов кристаллов (по внутренним поверхностям тела). [c.180]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология