Рост кристалла механизм поверхностной диффузии

Для бездислокационных граней между стационарной скоростью распространения ступени роста и перенапряжением при небольших т] существует линейная зависимость [=kL , где Ь — длина растущей ступени. Для кристаллов с винтовой дислокацией была найдена линейная зависимость между током и г) , которая объясняется тем, что при спиральном росте общая длина L спирального фронта обратно пропорциональна расстоянию между последовательными витками спирали и, следовательно, пропорциональна перенапряжению. Зная эти зависимости, можно приготовить поверхности с точно известной плотностью ступеней роста. Согласно импедансным измерениям на таких поверхностях плотность тока обмена пропорциональна длине ступеней. Это означает, что осаждение адатомов на ступенях является более быстрым процессом, чем осаждение на кристаллической плоскости, а найденная плотность тока обмена, составляющая 600 А/см , характеризует обмен между адатомами в местах роста и ионами в растворе. С другой стороны, импедансные измерения на идеально гладких поверхностях позволили определить ток обмена адатомов на кристаллической плоскости с ионами раствора, который оказался равным всего 0,06 А/см . Таким образом, при электрокристаллизации серебра из концентрированных растворов осуществляется преимущественно механизм непосредственного вхождения адатомов в места роста, вклад же поверхностной диффузии даже при наивысшей плотности ступеней не превышает нескольких процентов. [c.327]

Известно также, что кристаллографический фактор определяет и стабилизирует форму частицы с этапа ее зарождения до определенного размера, при котором нарушается условие когерентности поверхности раздела фаз. Этот размер обычно мал и превышает размер критического зародыша не более чем на один порядок. Кроме того, кинетика поверхностных процессов стаби-лизи.рует форму частицы до тех пор, пока она не достигает размера, при котором происходит переход от роста, лимитируемого кинетическими явлениями, к росту, лимитируемому диффузией. Причем этот стабилизирующий механизм действует независимо от анизотропии удельной свободной поверхностной энергии. Таким образом, кинетические явления эффективно стабилизируют форму кристалла, пока они лимитируют скорость его роста. В приближении сферической формы кристалла и послойного механизма его роста можно определить порядок величины критического размера кристалла Rkp, соответствующего переходу к росту, лимитируемому диффузией, из следующего выражения [c.373]

Рост нитевидных кристаллов. Рост нитевидных кристаллов из пара по механизму поверхностной диффузии уже обсуждался (гл. III) в рамках задачи Стефана. Основная модель, разумеется, сходна с моделью Бартона, Кабреры и Франка для [c.455]

Рассмотренный простейший механизм был использован Расой и Хирсом (1964 г.) для объяснения осевого роста НК из пара. Согласно их теории, существует три стадии процесса 1) адсорбция атомов на совершенных боковых поверхностях НК 2) поверхностная диффузия к концу кристалла и 3) присоединение атомов на конце кристалла к ступеньке, наличие которой связано С присутствием единичной аксиальной винтовой дислокации. По этой теории скорость линейного роста НК определяется уравнением [c.482]

Спекание — агрегация небольших кристаллитов при повышенных температурах, приводящее к снижению удельной поверхности. Металловеды изучают это явление ввиду его вал<ности для многих процессов. Методы, используемые в порошковой металлургии, основаны на понимании механизмов процессов спекания и поверхностной диффузии. Скорость миграции и соединение внутренних пустот в металлах, происходящие в ядерных реакторах, управляются процессами поверхностной диффузии [45]. Признано, что процесс роста кристаллов за счет паровой фазы зависит от поверхностной диффузии подвижных адсорбированных атомов [46]. Технология тонких полупроводниковых элементов связана с поверхностной диффузией, определяющей образование ядра и рост эпитаксиальных пленок [47]. [c.142]

Совокупность исследований системы медь — кислород доказывает, что процесс прорастания следует рассматривать как процесс, протекающий на границе образования чрезвычайно тонких пленок (что возможно лишь при низких температурах) и окис-ных слоев значительной толщины, рост которых зависит от диффузии ионов в кристаллической решетке окисла и происходит при повышенных температурах. Таким образом, нетрудно понять, почему прорастание проявляется только при температурах, способствующих началу диффузии в пленке. Диффузия начинается на участках поверхности, находящихся в особо выгодных для этого условиях число таких участков зависит от давления, температуры и ориентации кристаллов. Изложенная интерпретация образования окислов позволяет значительно приблизиться к пониманию двух типов поверхностных реакций металлов, механизм которых еще мало изучен. [c.297]

Поверхностная диффузия может играть очень важную роль в механизме роста кристаллов, и поэтом необходимо более детальное обсуждение этого вопроса. [c.193]

Итак, процесс кристаллизации пространственно неоднороден и происходит лишь в некоторой части кристаллизующейся системы, а именно на поверхности раздела фаз. Следовательно, кристаллизующееся вещество должно перемещаться к этой поверхности из объема жидкой маточной среды, а при росте из расплава от фронта роста должна отводиться теплота кристаллизации. Эти процессы называют процессами переноса. Они образуют вместе с процессами, происходящими на самой поверхности раздела фаз, полную совокупность процессов, определяющих рост кристаллической затравки или зародыша. Анализ механизма роста кристаллов должен касаться обеих названных сторон явления и к тому же еще процессов зарождения кристаллов. Как показал Мотт [2], процессы переноса, в том числе и перенос тепла и диффузию вещества, обычно можно рассматривать макроскопически. Поверхностные процессы, напротив, связаны с атомной структурой. [c.363]

Помимо рассмотренного механизма межзеренной рекристаллизации в определенных условиях, в особенности при отсутствии жидких и газообразных минерализаторов, т. е. веществ, ускоряющих рост кристаллов, может иметь место спекание зерен [10], движущей силой которого также является стремление системы к минимуму поверхностной свободной энергии. При спекании внутри образующихся агрегатов (кристаллитов) остаются макроскопические поры. Так как они являются источником вакансий, то создается градиент концентрации последних, приводящий к их диффузии и к постепенному рассасыванию пор в процессе термической обработки. Обычно это происходит путем перемещения вакансий по межзеренным границам к наружной поверхности кристаллита. [c.250]

Потеря каталитической активности нанесенными Рд-ката-лизаторами за счет спекания может идти по двум механизмам [260] количественное спекание, обусловленное ростом кристаллов Рд качественное спекание, вызванное отжигом активных центров (дефектов решетки). Сделана попытка найти ионы, препятствующие количественному спеканию Рд за счет поверхностной диффузии Рд, нанесенного на 5Юг АЬОз методом катионного обмена. Удалось показать, что по поверхности диффундирует ион Рд + и увеличение его концентрации при адсорбции Ог на металлическом Рд приводит к ускорению роста кристаллов Рд. Введение в катализатор трех- или четырехзарядных ионов (А1 +, и др.) тормозит поверхностную диффузию Рд, а введение ионов и Ва + не влияет на этот процесс. [c.80]

Эксперименты по пайке в космосе показали, что в условиях микрогравитации никаких изменений в металле на атомном уровне (диффузия, поверхностное натяжение, химическая реакция) не происходит. Изменения проявляются на макроскопическом уровне (массо- и теплоперенос, механизмы роста кристаллов и т. п.). [c.249]

Швёбель [174] предложил модель роста нитевидных кристаллов из пара по механизму поверхностной диффузии, причем эта модель обходится без винтовых дислокаций. 20 концентрических ярусов, образующих коническую структуру, принимают атомы из пара с постоянной скоростью, причем повторного испарения не происходит. Все атомы, ударяющиеся о боковые стенки этих ярусов, перемещаются к ступеням посредством поверхностной диффузии и встраиваются в решетку только на ступенях. В отличие от модели Бартона, Кабреры и Франка предполагается, что ступень (горизонтальный участок на фиг. 24) захватывает с разной эффективностью адатомы, поступающие к ней снизу или сверху. Это различие может быть обусловлено различными координациями адатомов у ступени, хотя сумма вероятностей захвата равна единице. Именно эта анизотропия захвата приводит к анизотропии движения ступеней. Теория Швёбеля не учитывает диффузионные поля или концентрационные градиенты и носит чисто геометрический характер. Предполагается, что подвижность адатомов на боковых гранях выше, чем на ступенях, однако никаких других уточнений не проводится. Затем автор численно решает 20 зацепляющихся дифференциальных уравнений непрерывности и получает высоту каждого яруса в функции времени. Установлено, что при достаточном различии коэффициентов захвата первоначально ко- [c.456]

Переход метастабильной фазы В в стабильную согласно схеме (3.14) может - осуществляться и в результате прямого, неэлектрохимического, превращения, протекающего путем поверхностной диффузии атомоц В к местам-роста кристаллов В°. При этом механизме процесс образования фазы B также будет термодинамически возможным, поскольку Цв >(хво. [c.133]

Механизм роста, изложенный выше, был разработан Беккером и Дерингом в количественную теорию в 1935 г. Были решены очень слояч ные задачи, для того чтобы дать единое аналитическое выражение для скорости роста. К сожалению, эта теория была разработана прежде, чем стало ясно, какую роль играет поверхностная диффузия. Поэтому непосредственной пользы от нее немного. Очевидно, что если рост может происходить только тогда, когда молекула непосредственно из газовой фазы точно попадает в положение повторимого шага, то только незначительная доля всех молекул, достигающих поверхности кристалла, может встраиваться в решетку. Это абсолютно противоречит тому факту, что значения коэффициента а часто близки к единице. [c.203]

На основе приведенных данных можно предложить следующую схему образования феррита магния по механизму встречной диффузии катионов Mg +, Fe +, Fe . Так как скорость диффузии ионов железа в феррите магния несколько больше, чем в окиси магния, то при взаимодействии монокристалла окиси магния с окисью железа к границе раздела фаз Mg0/MgFe204 ионов железа поступает больше, чем их отводится в глубь кристалла. Поэтому в локальных микрообластях поверхностного слоя MgO в какой-то момент времени концентрация железа превышает равновесную, и пересыщение снимается эпитаксиальным ростом монокристаллического слоя феррита. В зависимости от времени взаимодействия размер диффузионной зоны окиси магния увеличивается незначительно, и скорость отвода ионов железа от поверхности раздела фаз Mg0/MgF204 меняется мало. По этой причине достижение критического пересыщения и, следовательно, скорость роста монокристаллического слоя феррита магния определяются диффузией ионов железа и магния через слой шпинели, а не их диффузией в монокристалле окиси магния. [c.7]

Оценка показывает, что коэффициент диффузии кристаллообразующего вещества при росте кристаллов пятиокиси сурьмы велик и равен 10 2 см сек. В связи с этим наиболее вероятным механизмом диффузии кристаллообразующего вещества к кристаллам пятиокиси сурьмы является, как и в случае образования N4X103 [11], поверхностная диффузия. [c.34]