Образование граней на фронте кристаллизации

Кристаллизация металлов и материалов, ведущих себя в процессе кристаллизации подобно металлам, происходит с образованием плоского фронта кристаллизации или с ростом дендритов в переохлажденных расплавах, если эти материалы достаточно чистые. Наличие примеси является причиной образования ячеек или примесных дендритов. Большинство же неметаллов и, в частности, обычные органические соединения в процессе роста кристаллов ограничены большими плоскими гранями или имеют игольчатую поверхность раздела фаз. С помощью киносъемки зафиксированы формы фронта кристаллизации, характерные для ацетамида (рис. 165, а) и для камфена (рис. 165,6), полученные без воздействия ультразвукового поля. [c.418]

Рис. 18. Схема образования грани (2) на округлом фронте роста радиусом Гф. 1 — Кристалл, 3 — расплав Г1 и Гг — изотермические поверхности Тх относится к температуре кристаллизации То Тз =

При выращивании монокристаллов в направлении <111> следует выращивать кристалл при слегка вогнутой или плоской форме границы раздела фаз. Можно не допустить образования грани и при выпуклом фронте кристаллизации, но для этого необходимо, чтобы направление роста несколько отклонялось от <111>, а радиус кривизны фронта кристаллизации был достаточно большим, чтобы плоскость 111 не была касательной к поверхности роста. [c.104]

Образование граней на фронте кристаллизации [c.71]

Задача упрощается, если рассматривать вытягивание тонкой широкой пластины с такой ориентацией, чтобы на фронте кристаллизации происходило образование грани, нормаль к которой лежит в плоскости, перпендикулярной к плоскости пластины. Указанные ориентации представляют наибольший практический интерес, как например, ориентации 111 <(112) для пластин кремния и германия. Если обеспечить постоянство температуры по ширине ленты, то можно ограничиться расчетом температурного поля в продольном сечении пластины. [c.74]

По данным А, А, Чернова и X. С. Багдасарова, образование гранных и негранных форм роста обусловливается соотношением процессов, определяющих поверхностную кинетику, и процессов тепло- и массопереноса. Если скорость кристаллизации определяется поверхностной кинетикой, фронт кристаллизации огранен. Если скорость кристаллизации контролируется процессами тепло-214 [c.214]

Имеются все основания считать, что такой режим кристаллизации не только возможен, но весьма вероятен. Почти точно так же происходит кристаллизация металлов из загрязненных расплавов, которую интенсивно изучили Раттер и Чалмерс [ 18], Тиллер [133] и другие. Эти авторы показали, что у грани растущего кристалла образование слоя, обогащенного примесью, часто обусловливает резкое изменение режима роста и приводит к ячеистой кристаллизации. Кристаллы разделяются на параллельные столбчатые ячейки, вытянутые в направлении роста, при этом чистейший металл находится в середине каждой ячейки, а примеси сконцентрированы на границах, разделяющих ячейки. Со стороны фронта кристаллизации каждая ячейка оканчивается выступом, который проникает на некоторое расстояние в расплав. Этот выступ захватывает молекулы основного вещества, а оставшиеся примеси смещаются в стороны, со временем находя путь к границам ячеек кристалла. Порядок величины диаметра ячеек определяется выражением б = О V, где D — коэффициент диффузии примеси в расплаве, а и — скорость движения фронта кристаллизации. Для металлов типичны следующие величины В 10 см -секг , V яг 10 см-сек и б 10" см. [c.464]

Серьезным дополнительным источником неравномерного распределения примесей в объеме монокристалла является эффект грани . В реальных условиях выращивания из расплава монокристаллы элементарных полупроводников и полупроводниковых соединений обнаруживают способность к частичной огранке, что проявляется в образовании на боковой поверхности слитков естественных граней, являющихся, как правило, следствием развития плотноупакованных граней 111 . Исследование кристаллов, выращенных в направлении <111>, показывает, что в ряде случаев, помимо боковых граней, на выпуклой в сторону расплава границе раздела фаз развивается микроскопических размеров грань (111), нормальная направлению роста. Появление такой грани наблюдалось при выращивании монокристаллов Ge [165], Si [100, 166], InSb [167—169], GaAs [170, 171], GaSb [172] и других веществ. Исследованиями особенностей распределения примесей в таких монокристаллах установлено, что коэффициенты распределения в пределах грани и на соседних с нею участках поверхности фронта кристаллизации могут существенно различаться (обычно величина к в пределах грани существенно выше), что приводит к образованию в объеме кристалла характерных областей в виде стержней или каналов , обогащенных примесью. Это явление получило название эффекта грани [167]. [c.102]

Проблема гранного роста кристаллов исследовалась многими авторами с различных точек зрения [149—151]. Основное внимание уделялось Bonpo aiM кинетики роста кристалла, устойчивости гранной формы, влиянию образования грани на распределение примеси в кристалле. Для определения размера грани или максимального переохлаждения на ней предполагалось, что изотермические поверхности мало отклоняются от плоскости и их сечения в двухмерном или осесимметричном случае можно аппроксимировать параболой, а наличие грани не изменяет положения и формы округлого участка фронта кристаллизации [149, 150]. Однако кривизна изотерм в окрестности границы раздела фаз определяется совместным влиянием теплообмена на боковой поверхности кристалла и в основании жидкого столбика расплава. Поэтому даже для кристаллов в форме цилиндра или пластины, не говоря уже [c.71]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология