Монокристаллы металлов, очистка поверхности

Влияние ионной бомбардировки на структуру поверхности исследовано довольно подробно [19—29]. Прежде всего при указанной обработке устраняются такие особенности микрорельефа, как царапины, выступы и углубления, так что в относительно крупном масштабе поверхность становится более гладкой. Однако в атомном масштабе явно имеются шероховатость и другие виды нарушения структуры поверхности. Поверхность ноли-кристаллнческого образца из-за неодинаковой ориентации индивидуальных кристаллов слагается из различных граней. Поскольку скорость удаления металла зависит от индекса грани, с поверхности одних кристаллитов металл распыляется быстрее, чем с других, и между соседними кристаллитами образуются ступеньки. Кроме того, по границам зерен могут появляться углубления (канавки). После бомбардировки грань кристаллита, обращенная в газовую фазу, может стать иной, чем исходная, и этот эффект усиливается при условии наклонного падения ионного пучка. Все это увеличивает шероховатость поверхности. Если шероховатость поверхности необходимо свести к минимуму, предпочтительно ионный пучок направлять по нормали к поверхности. Если бомбардировке подвергаются монокристаллы, рассмотренные источники образования шероховатости отсутствуют, но нарушение структуры поверхности все же наблюдается. Нарушение структуры поверхности, вызываемое пучками с обычно применяемой для очистки энергией, состоит в образовании микрограней (фасеток) и микрокристаллитов, а также появлении на новерхности точечных дефектов и дислокаций. Этот вид нарушения структуры поверхности наблюдается и на каждой грани поликристаллического образца. [c.126]

Коэффициент а зависит у монокристаллов от индекса кристаллической грани. Обычно поверхность металла образована различными гранями микроскопических монокристаллов. Тогда а — это усредненная величина, зависящая от содержания различных моно-кристаллических граней на поверхности. При очистке от поверхностных окислов или при разрыхлении поверхности а уменьшается. Присутствие в растворе веществ, адсорбирующихся на поверхности, влияет на значение а. Теоретическое вычисление а не осуществлено. [c.298]

Существует несколько подходов к исследованию поверхностей твердых тел. Изучая металлы, можно пользоваться обычными приемами, прежде всего очисткой в сверхвысоком вакууме поверхности монокристаллов. Чтобы остатки газа не загрязняли поверхность, необходим достаточно высокий вакуум (ниже 10 мм рт. ст.). Согласно кинетической теории газов, частота соударений молекул массы М с I см поверхности при давлении Р (мм рт. ст.) и температуре Т (кельвины) составляет [c.38]

Своеобразным методом очистки и одновременно приготовления вещества в виде монокристалла служит метод направленной кристаллизации. Вещество плавят в трубке, имеющей капилляр (рис. 31). Среднюю и верхнюю части трубки обматывают асбестом для теплоизоляции. В трубку помещают вещество в виде палочки или кусочков, его плавят и некоторое время выдерживают в расплавленном состоянии, чтобы оксиды всплыли на поверхность. Затвердевание вещества начинается с капилляра. Затем оно постепенно распространяется на все вещество, которое при достаточной чистоте затвердевает в виде монокристалла. Часть примесей оттесняется к верхней части. Затем, если это нужно, трубку разбивают. Этот метод особенно пригоден для приготовления монокристаллов легкоплавких металлов (сурьмы, висмута, свинца, олова и т. д.). [c.30]

Электронно-лучевые печи применяются для получения особо чистых металлов. В печах этого типа нагрев осуществляется благодаря бомбардировке поверхности нагреваемого предмета быстро движущимися электронами. Так как создать направленный поток электронов и сообщить ему достаточную энергию можно только в условиях высокого вакуума, в электронно-лучевых печах поддерживается давление порядка 10 -10 " Па. Основным элементом печи является нагревательный элемент или пушка, снабженная электромагнитным фокусирующим устройством и системой развертки луча, что позволяет получить пятно диаметром 5-10 мм на расстоянии 1,5-2 м от катода и перемещать его по поверхности слитка. Следует отметить, что электронно-лучевые печи используются не только для плавки, но и для различных процессов, связанных с нагревом материалов, например, при выращивании и зонной очистке монокристаллов, термической обработке ленточных и проволочных материалов, испарение металлов с целью нанесения покрытий, для сварки, литья и т.д. [c.18]

Второй метод получения чистой металлической поверхности заключается в распылении металлической проволоки или нити при высокой температуре в течение короткого промежутка времени. Этот метод широко используется для вольфрама, тантала, ниобия и рения, а также молибдена, никеля и платины, хотя остается сомнительным, чтобы при распылении трех последних металлов можно было удалить все примеси. Недавно [2] атомарно чистая поверхность кремния получена нагреванием при 1550 К в высоком вакууме. 1 аспыление вольфрама проводят примерно при 2300К. Плавление и деструкция нитей из других металлов с более низкими точками плавления происходят уже при температурах более низких, чем необходимые для удаления примесей. Температуру, требуемую для соответствующей очистки, можно записать как 20АН) К, где АН — энергия связи примеси в килокалориях на моль [1101. Преимущество этого метода состоит в том, что чистую поверхность нити можно по желанию регенерировать и можно приготовить нити-монокристаллы. [c.124]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология