Кристаллы двумерные ступени

С этой точки зрения гетерогенную систему в целом можно считать совокупностью одномерных, двумерных и трехмерных подсистем, находящихся в равновесии. Например, на поверхности кристалла существуют ступени роста, которые рассматриваются как границы раздела между двумерными фазами. Плавление в трехмерной системе означает образование поверхности жидкости, а следовательно, исчезновение как двумерных, так и одномерных поверхностных фаз. Таким образом, значения температуры и давления, соответствующие плавлению трехмерного кристалла, не могут лежать в области гетерогенности двумерной системы. В свою очередь, температуру двумерного плавления можно отождествить с температурой, начиная с которой не могут сосуществовать одномерные фазы. [c.28]

Подробные исследования роста кристаллов были предприняты Р. Каишевым на примере электрокристаллизации серебра. Наблюдения показали, что некоторые осадки отличаются спиральной симметрией и при нарушениях или сдвигах в кристаллической решетке кристаллизация сопровождается спиральными движениями ступени роста (рис. 95). Подобные представления о сдвиговой дислокации в кристаллической решетке объясняют возможность спирального роста граней кристаллов, когда он может происходить непрерывно, без образования двумерных зародышей. Причиной спирального роста грани является такое нарушение структуры кристаллической решетки, при котором ступень роста имеется лишь на части грани толщина этой ступени постепенно уменьшается к середине грани. При росте такая ступень не исчезает, дойдя до конца грани, как на идеальном кристалле, а все время поворачивается, образуя на грани все новые слои. [c.396]

Выше говорилось о торможении роста кристаллов примесями. Однако известны и случаи увеличения скорости роста под влиянием примесей. Более того, одна и та же примесь может в малых количествах увеличивать скорость роста, а в больших — тормозить ее. Возможно, повышение скорости роста связано с уменьшением поверхностной энергии ступени (так называемой краевой энергии ступени) при адсорбции на ней примесей, так как известно, что адсорбция уменьшает поверхностную энергию. При этом уменьшается связанный с поверхностной энергией размер двумерного [c.51]

Дальнейшим развитием молекулярно-кинетической теории роста и растворения кристаллов является дислокационная теория. Теория несовершенного роста кристаллов, или теория дислокаций [363— 368], является современной теорией и претендует на наиболее полное описание роста кристаллов из газовой фазы. Она объединяет все лучшее из существовавших до нее теорий. Основная идея ее заключается в том, что плоским двумерным зародышем новых атомарных или молекулярных слоев является дислокация — чисто геометрическое нарушение в кристаллической решетке. Дислокация обеспечивает наличие готовых ступеней на поверхности грани кристалла независимо от расстояния продвижения ступеньки, благодаря чему рост кристаллической грани становится непрерывным, так как разрастание слоя происходит достаточно быстро и считается, что оно не лимитирует скорости кристаллизации. [c.96]

В. М. Лукьяновичем сделана важная попытка исследования микрорельефа поверхности кристаллов. В работе [4] мы обнаружили несколько четких ступеней на изотерме низкотемпературной адсорбции Хе и Кг на этих кристаллах. Дюваль и Томи [5] нашли две четкие ступени (большую и маленькую) в области двумерного фазового перехода криптона на графитовых листочках. Во всех этих случаях таких ступеней немного. Я вижу в этом связь с выходом на поверхность кристаллов граней разных индексов, со структурами роста граней и с дислокациями. Вероятно, число таких энергетически резко отличных мест невелико, поэтому их не следует описывать непрерывными функциями распределения. Возможно, что детальные исследования структуры поверхности методом декорирования при повышении разрешения и адсорбционными методами помогут создать основы физической теории неоднородности поверхностей твердых тел, необходимой для развития молекулярной теории адсорбции на неоднородной поверхности (см. также [6, 7]). [c.320]

Существует двумерный аналог уравнения Гиббса — Томсона и теоремы Вульфа [78, стр. 103—1071, который может быть представлен следующим образом. Возьмем на поверхности кристалла незаполненный слой молекул (рис. 3), ограниченный ступенью в виде петли или многоугольника. Такой островок будет находиться в метастабильном равновесии с паром, если [c.368]

Развитие кристаллической фазы в расплаве полимера включает в себя формирование трехмерных первичных зародышей, за которым следует рост кристаллов, регулируемый, как полагают, двумерным зародыше-образованием на поверхности [70, 71, 135]. Первоначальное зародышеобразование происходит намного медленнее этих двух процессов, но, достигая критических размеров, отдельный первичный зародыш обычно вызывает кристаллизацию значительного объема расплава. Хотя нет доказательств, касающихся поведения отдельных молекул, считается общепринятым, что такой зародыш служит тем субстратом, на котором легко могут конденсироваться и постепенно наращиваться молекулы, приводя к росту кристалла за счет повторяющегося добавления мономолекулярных слоев на растущих гранях. Опубликованные кинетические данные согласуются с представлением о том, что эти последовательные слои инициируются двумерными поверхностными зародышами и растут до полного завершения посредством конденсации вдоль ступени роста молекул, которые упаковываются в кристаллическую решетку. [c.410]

Эта картина построения кристалла предполагает, что процесс происходит путем двумерного зародышеобразования. Иная картина получится, если рассматривать процесс роста на спиральных ступенях, когда не требуется двумерного зародышеобразования. [c.78]

Можно показать, что энергия связи в положении повторимого шага равна энергии испарения кристалла в целом. Когда к мономолекулярной ступени добавляется полный ряд молекул, начало нового ряда затруднено, поскольку первая молекула, которая должна быть добавлена, удерживается всего двумя связями. Наконец, когда мономолекулярный слой заполняется целиком, следующая присоединяющаяся к поверхности молекула будет удерживаться только одной связью. Поэтому начало нового слоя происходит с еще большей задержкой, чем начало нового ряда. Процесс зарождения нового слоя называется двумерным зародышеобразованием и заключается в одновременном присоединении некоторого числа молекул к небольшой группе соседних позиций. [c.203]

Если плотность изломов превосходит плотность ступеней, а скорость двумерной диффузии атома по поверхности соизмерима со скоростью его одномерной диффузии вдоль ступени, то четвертую и пятую стадии можно исключить из числа лимитирующих факторов. Полагая, что энергия образования и,злома на ступени равна приблизительно Vio энергии испарения ), Франк вычислил, что при минимальных температурах, обеспечивающих достаточное для роста кристалла давление пара, изломы на ступени образуются через три-четыре атома. [c.115]

Источники ступеней. Для роста сингулярных граней необходимы те или иные источники ступеней. Зачастую такими источниками служат дислокации ими могут стать также места соприкосновения между кристаллом и его контейнером или подставкой, границы зерен между двумя соприкасающимися кристаллами различной ориентации, инородные макроскопические частицы, двойники, двумерные зародыши, а в случае испарения или растворения края кристаллов и краевые дислокации. [c.444]

Постепенно усложняя рассмотрение электродных процессов, авторы переходят к рассмотрению особенностей разряда простых и комплексных ионов, к совместному разряду ионов водорода и металла и влиянию выделяющегося водорода на осаждение металлов, к электроосаждению сплавов в результате совместного разряда нескольких ионов, к электроосаждению блестящих металлов и сплавов. При изложении процессов электрокристаллизации наряду с послойным ростом образовавшихся двумерных зародышей рассматривается спиральный рост, обусловленный дефектами кристаллической решетки, при которых ступень роста имеется лишь на части грани. При росте такая ступень не исчезает, дойдя до конца грани, как на идеальном кристалле, а все время поворачивается, образуя на грани новые слои. [c.5]

Цепочки капель выявляют ступени, образуемые слоями и показывающие большую сложность роста кристалла. В правой части рис. 4, б видны треугольники, соответствующие двумерным зародышам кристалла. [c.128]

На атомногладкой фани кристалла его рост происходит путем образования двумерного критич. зародыша и его последующего разрастания. Возникновение двумерного зародыша требует определенного перенапряжения Т1, связанного с возникновением новой пов-сти - ступени роста и, соотв., избыточной краевой энергии. Распространение раст чцего слоя по пов-сти грани происходит тангенциально, путем присоединения атомов к местам роста (изломам на ступени). Такая Э. наблюдается на бездислокационных фанях монокристаллов Ag, полученных электролизом в капиллярах. При повышении [c.430]

Характерная особенность роста кристаллов слюды—резкая анизотропия скоростей роста базиса (001) и других граней. Скорость роста в плоскости (001) по разным направлениям различна и может изменяться со временем (рис. 15). Округлость ступенчатой поверхности означает, что скорость роста торца макроступени изотропна по отношению к его азимутальным поворотам вокруг нормали к грани (001). Анизотропия скоростей роста устанавливается по соотношению между частотой возникновения новых слоев на грани (001) и скоростью тангенциального движения ступеней. Частота возникновения двумерного зародыша на грани (001) определяется 1) структурным контролем со стороны меж-слоевого катиона, оказывающего слабое ориентирующее влияние на среду кристаллизации 2) нахождением около грани комплек- [c.39]

Очень прочно адсорбированные на грани частицы (с большим т) являются для ступеней препятствием, называемым частоколом Кабреры . Ступень роста может двигаться по поверхности, только проникая между частицами, образующими частокол , и охватывая их (рис. 1-25). Частицы, которые ступень обошла, оказываются включенными в кристалл. Если среднее расстояние между частицами примеси меньше диаметра двумерного критического зародыша, ступени роста останавливаются и скорость роста такой отравленной грани падает до нуля. Если же при данной концентрации примеси на поверхности увеличить пересыщение (вследствие чего уменьшится размер критичес- кого зародыша), ступень начнет двигаться. Таким образом, существует критическое пересыщение, до которого скорость роста равна нулю (область заторможенного роста пли мертвая зона ). Чем выше содержание данной примеси в растворе, тем больше критическое пересыщение (рис. 1-26). [c.49]

А. Если сравнить это число с данными Коварского, то видно, что он наблюдал частично moho-, частично бимолекулярные слои. По поводу этих наблюдений следует заметить, что они проводились в условиях значительного пересыщения пара, чем и объясняется криволинейпость границ плоскостей решетки при их росте для каждой садящейся на ступень молекулы > 1 и, следовательно, необходимость в образовании цепочек отсутствует. Кроме того, образование двумерных зародышей происходит не в середине грани, а в точке соприкосновения двух кристаллов, где оно облегчено. [c.115]

Согласно Фольмеру [78], Странскому и Каишеву [68], Беккеру и Дёрингу [77] теория роста кристаллов требует, чтобы каждая новая плоскость решетки растущей сингулярной поверхности начиналась с формирования зародыша в виде двумерного островка (см. раздел ,1,Д). При кристаллизации из пара такой механизм требовал бы такой степени пересыщения, которая намного больше, чем необходимо в действительности. Эго противоречие было разрешено с помощью блестящего положения Франка 23] о том, что винтовые дислокации должны приводить к образованию на сингулярной поверхности неисчезающей ступени, на которую могут непрерывно пристраиваться молекулы, формируя решетку. Идея Франка оказалась очень плодотворной при разрешении многих проблем роста кристаллов и позволила получить новые данные. Для целей настоящей работы является достаточным указать на то, что теория Франка облегчила понимание структуры растущей поверхности органического вещества. [c.384]

Однако Франк [Frank, 19491 нашел возможность сохранить старые теории роста, но с учетом роли винтовых дислокаций, которые обеспечивают непрерывное продолжение процесса роста. В разделах IV.6 и IV.11 было показано, что винтовая дис.чокация образует ступеньку на грани кристалла с высотой, равной вектору Бюргерса дислокации. Эта ступенька сохраняется на грани в процессе роста кристалла. Франк предположил, что рост кристалла может происходить путем распространения этой ступеньки по поверхности грани, причем ступень питают молекулы, диффундирующие по поверхности. Так как ступень в процессе роста самосохраняется, то целиком отпадает необходимость в двумерном зародышеобразовании. Поскольку, как показано в разделе IV.11, ступень при росте закручивается в спираль с большой плотностью витков, то соответственно будет уменьшаться и длина пробега молекул по поверхности, и это будет благоприятствовать высоким значениям коэффициента а, что и наблюдается в действительности. [c.170]

Такие результаты, казалось бы, заставляли полностью отказаться от классической теории роста. Однако в 1949 г. Франк предложил механизм роста, который устранил трудности двумерного зародышеобразования, но сохранил многие черты старой теории. Франк показал, что если па грань кристалла выходит винтовая дислокация, то на поверхности образуется ступень. Если кристалл растет путем присоединения молекул к краю этой ступени, то пропадает надобность в двумерном зародышеобразовании, поскольку рассматриваемая ступень самосохраняется и продолжает присутствовать на грани до тех пор, пока линия дислокации пересекает поверхность. Ступень в процессе роста будет закручиваться в спираль с центром на выходе дислокации, и будет наблюдаться кажущееся вращение спирали по мере продвижения слоев. [c.204]

Диффузия не участвует и при росте в чисто однокомяонент-ной системе расплав — кристалл, так как фазы в данном случае имеют тоже одинаковый состав. В реальных же условиях приходится учитывать диффузию примесей. Так как рост происходит почти при температуре плавления, растущая поверхность, вероятно, всегда атомарно-шероховата и обязательно содержит ступени и изломы. Присоединение частицы к грани и двумерную диффузию к месту встраивания в кристалл можно рассматривать как возможные лимитирующие стадии. Однако в большинстве [c.109]

Для объяснения основных закономерностей проявления эффекта грани обычно принимаются во внимание особенности роста на атомно гладких поверхностях, где скорость роста лимитируется плотностью ступеней, несущих изломы. Привлечение модельного механизма роста через образование двумерных зародышей очередного слоя с последующим их тангенциальным разращива-нием при учете конкретных структурных особенностей кристаллизуемого вещества показывает, что для кристаллов с решеткой алмаза при фиксированном переохлаждении скорость роста основных граней с малыми индексами должна меняться в следующей последовательности [82, 174] / (100) > / (110) > / 111). Учет возможности неполной диссоциации соединения в расплаве вблизи температуры плавления и стехиометричности поверхностей с малыми индексами приводит в случае соединений с решеткой цинковой обманки к изменению этой последовательности [c.103]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология