Спиральный рост

Рис. 16.5. Развитие спирального роста кристалла, вызванное единичной винтовой дислокацией

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]

Рис. 22.2. Микрофотография спирального роста осадка серебра

Количественные расчеты показывают, что для зарождения новой ступени на атомарно-гладкой поверхности требуются большие пересыщения. Между тем известно, что кристаллы растут уже при низких пересыщениях. Убедительное объяснение механизма роста кристаллов в таких условиях было дано с помощью развитых в последнее время представлений о винтовых дислокациях, генерирующих на поверхности ступень, неисчезающую в процессе роста ступень (спиральный рост кристаллов), а также с учетом экспери- [c.367]

А. А. Чернов отмечает, что механизм роста из конденсированной фазы значительно менее ясен, чем механизм роста из паров. Тем не менее он считает, что выражения, выведенные для формы спирали и скорости ее вращения на поверхности кристалла при слоисто-спиральном росте, пригодны для роста как из паров, так и [c.97]

Уравнение изменения скорости роста кристалла при условии 4, когда рост происходит под влиянием внутренних процессов в кристалле, например, для случая спирального роста кристалла, имеет вид [c.288]

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]

Обнаружены также конические кристаллы фафита, состоящие из тонких пакетов фафитовых слоев, каждый из которых последовательно повернут вокруг оси. Их образование обусловлено спиральным ростом кристаллов. [c.55]

Так как в дислокационной теории слоисто-спирального роста скорость роста не лимитируется образованием ступеней, вся кинетика роста кристаллов определяется движением уже имеющихся ступеней — их формой, взаимным расположением, высотами, взаимодействием друг с другом, с дислокациями и примесями и т. д. [c.96]

Уравнение (5.28) выражает нормальную скорость слоисто-спирального роста отдельной грани кристалла. Его можно представить также в следующем виде [c.97]

Центрами образования поверхностных зародышей могут служить дислокации. Так, Фрэнк [36] предположил, что рост кристалла может происходить на выступе винтовой дислокации (см. разд. У-4В), и в этом случае поверхность развивается по спирали. Хотя явлениям кристаллизации посвящено довольно большое число работ, полной ясности в вопросе, какой именно механизм роста кристаллов играет доминирующую роль, не достигнуто. Бакли [37] отмечает, что картины спирального роста не так уж часты и, более того, спиральный рост наблюдается на вполне развитых и, следовательно, медленно растущих поверхностях. Интерферометрические данные по концентрационным градиентам вокруг растущего кристалла [38, 39] показывают, что в зависимости от кристалла максимальный градиент может наблюдаться как в центре грани, так и вблизи ребер. Со временем картина интерференционных полос может значительно меняться без какой-либо видимой связи с локальными скоростями роста. Ясно, что, рассматривая рост кристаллов, необходимо учитывать возможность миграции частиц от точки осаждения на поверхности к месту ее окончательной локализации. Тем не менее механизм Фрэнка признается многими исследователями, и в отдельных случаях действительно можно наблюдать медленный поворот спирали, образующейся на поверхности кристалла в процессе его роста [40]. [c.305]

Только при спиральном росте через винтовые дислокации ступени роста будут распределены регулярно, как это принималось до сих пор. Если это предположение не выполняется, то ступени роста будут распределены по поверхности статистически. Несмотря на это, и для случая, когда среднее расстояние между ступенями по сравнению с глубиной проникновения поверхностной диффузии [c.322]

Необходимо в отдельности обсудить различные виды замедленных стадий. Вначале нужно предположить, что вхождение ад-атомов в ступени роста (и места роста) и выход происходят совершенно беспрепятственно. Поэтому концентрация ад-атомов непосредственно у ступеней и при прохождении тока остается Сад = = Сад- Напротив, диффузия ад-атомов по поверхности и переход ад-атомов через двойной электрический слой должны протекать замедленно. Вновь необходимо рассмотреть параллельные ступени роста на расстоянии друг от друга 2х , как это должно быть при спиральном росте. [c.355]

Чистая ( зеркальная ) поверхность поверхность, разделенная на блоки размером 0,2—0,3 мкм дендриты Плотные зерна неопределенной и округлой формы поверхность, разделенная на крупные разного размера ячейки [блоки размером 0,3—0,5 мкм), дендриты параллельные и пересекающиеся линии на поверхности Призмы чистая поверхность и поверхность со следами по-лнгонизации (ступеньки) Чистая поЕ ерхность и со слабо выраженными ступеньками иногда на сколе наблюдается пакет ступенек скольжения. На поверхности могут быть- фигуры спирального. роста Поверхность с фигурами спирального роста [c.162]

Рис. 45. Схема кристалла Рис. 46. Последовательные стадии развития кубической системы с дис- спирального роста кристалла, вызванного локацией. дислокаци .

В работах Ю. М. Полукарова с сотр. [82] установлено, что увеличение перенапряжения катода при электроосаждении меди вызывает переход от слоисто-спирального роста осадка к образованию и росту двумерных зародышей с появлением дефектов упаковки двойникового типа добавки к электролиту меднения поверхностно активных веществ резко повышают вероятность образования дефектов упаковки, увеличивают искажения кристаллической решетки и плотность дислокаций. Заряд двойного электрического слоя ускоряет процессы возврата в тонких осадках меди (эффект Ребиндера), приводящие к появлению внутренних напряжений растяжения. Влияние электрохимических условий осаждения на состояние кристаллической решетки осадков становится определяющим при достаточно большой толщине осажденного слоя на пластически деформированной монокристал-лической подложке дефектность слоев осадка постепенно уменьшалась при утолщении слоя, а при росте осадка на подложке из граней совершенного монокристалла, наоборот, увеличивалась до значений, соответствующих условиям электролиза. [c.93]

В работах Ю. М. Полукарова с сотр. [90] установлено, что увеличение перенапряжения катода при электроосаждении меди вызывает переход от слоисто-спирального роста осадка к образованию и росту двумерных зародышей с появлением дефектов упаковки двойникового типа добавка к электролиту меднения поверхностно-активных веществ резко повышают вероятность обра- [c.96]

ЭЛЕКТРОКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ, переход в-ва из ионизиров. состояния в р-ре или расплаве в кристаллическое в результате электрохим. р-ции. Лежит в основе всех процессов электроосаждения металлов, а также формирования слоев оксидов и труднорастворимых соед. на аиоде (напр., при образовании электролитич. защитно-декоративных покрытий, в произ-ве хпм. источников тока). Отличается от обычной кристаллизации из пара или р-ра тем, что построе-ншо кристаллич. структуры предшествует перенос заряда с электрода на ион или оба этн акта протекают одновременно. Возникновение зародышей новой фазы при Э. требует определ. пересыщения, к-рое определяется перенапряжением на электроде. Чем выше перенапряжение, тем большее число зародышей возникает в единицу времени на данной площади. Зародыши разрастаются в результате послойного роста граней. Процесс может идти с образованием двумерных зародышей илн по закону слоисто-спирального роста на винтовых дислокациях (см. Рост кристаллов). В результате линейного роста кристаллов происходит их слияние с образованием сплошного слоя электролитич. покрытия. [c.698]

В общем, процессы электроосаждения не отличаются от процессов кристаллизации вещества из объема раствора. Различие состоит в том, что при химическом осаждении движущей силой процесса является пересыщение раствора, а при электрокристаллизации - перенапряжение. Для того, чтобы началось образование осадка на электроде, прежде всего необходимо образрвание зародышей, т.е. некоторого скопления атомов осаждаемого элемента, имеющего определенный критический размер. После образования слоя осадка зародыши исчезают, и для роста другого слоя должны появиться новые зародыши. Образование осадка по механизму поверхностного образования зародышей происходит при относительно больших величинах перенапряжения. Однако рост пленки осадка может происходить и при небольшом перенапряжении. В этом случае для объяснения ее образования было высказано предположение о спиральном росте кристаллов осадка на поверхности элек- [c.425]

Из экспериментальных наблюдений вытекает также и правомочность экстраполяции выкладок, относящихся к морфологии - спиральному росту цилиндрических углеродных нанотрубок (тубуленов, филаментарного [c.145]

На фото 34 приведена типичная электронная микрофотография кристалла С100Н202, иллюстрирующая спиральный рост, вызванный винтовой дислокацией. Кристаллы этих парафинов относятся к орторомбической системе. Кристаллографические оси а я Ь расположены в плоскости, параллельной большей плоскости кристалла, которой он ориентирован на подложке, ось с перпендикулярна к плоскости подложки. Высота ступенек была определена по длине отбрасываемой ими тени и, нанример, для кристаллов н. нонатрпаконтана для нее было получено значение 45+10 А [10]. Так как длина оси с элементарной ячейки, согласно рентгенографическим данным, равна 51,3 А, что соответствует длине одно11 молекулы, то можно считать, что ступеньки роста представляют собой мономо.яеку-лярные слои, где молекулы располагаются вертикально по отношению к подложке, наподобие частокола. [c.169]

Андерсон и Досон [11, 12] изучали образование зародышей и возникновение дислокаций, наблюдая в электронном микроскопе кристаллы п. пропилового эфира п. пентаконтановой кислоты на очень ранней стадии развития. Авторы показали, что рост начинается из двумерных зародышей, представляющих собой мономолекулярные слои. Дислокации возникали на краях таких островков в виде нарушений правильной упаковки молекул и можно было проследить последовательные стадии развития кристалла начиная от зарождения дислокаций до образования монокристалла со ступеньками спирального роста. И здесь высота ступенек (75+12 А), определенная на микрофотографиях по длине тени, соответствовала длине одной молекулы (70 А). Авторы пришли к заключению, что у соединений с длинной цепочкой дислокации возникают не только за счет примесей, по и за счет внутренних деформаций решетки. На ранней стадии развития зародыша, еще до появления дислокаций, часто происходит двойникование. [c.170]

Однако эти ромбические монокристаллы, так сильно напоминающие монокристаллы парафинов, отличались от них присутствием трубкообразных складок, расположенных в центральной части кристалла и грубо параллельных направлению его оси в. Эти складки сформированы в большей или меньшей степени в зависимости от условий кристаллизации и в некоторых случаях приобретают разветвленный характер. Келлер считает, что возникновение этих складок является начальной стадией образования сферолитов в кристаллических полимерах. Рассмотренная картина является типичной для всего материала, а не только для какой-либо фракции определенного молекулярного веса. Спиральный рост наблюдался также и в случае дендритообразных кристаллов. [c.261]

Если политетрафторэтилен перед кристаллизацией нагревали до более высокой температуры, то на микрофотографиях реплик наблюдалась структура, приближающаяся к сферо-литной. Авторами описан еще ряд наблюдений, которые, однако, не находят себе надежного объяснения. Ступенчатый спиральный рост, вызванный винтовыми. дислокациями, был обнаружен на так называемом воске политетрафторэтилена, полученном в результате частичного разрушения полимера под воздействием сильного нагревания или ионизирующего облучения. И здесь авторы, как и в ранее рассмотренных работах, были удивлень постоянством высоты ступенек роста, составлявшей около 200 А. Объяснение этому факту авторы ищут в предположении, что при разрушении полимера образуются молекулы приблизительно одинаковой длины, хотя ряд данных свидетельствует об обратном. Вероятно, авторы не были знакомы с работой Келлера, так как предположение о складчатой конфигурации молекулярных цепей позволяет дать более естественное объяснение наблюдавшемуся явлению. [c.265]

Фото 34. Микрофотография монокристалла, я. гектана (С оНгог), иллюстрирующая спиральный рост, обусловленный винтовой дислокацией. Препарат оттенен палладием, высота ступенек 45 10 А (оценена по длине тени) [c.293]

При проведении полимеризации этилена в присутствии катализаторов Циглера в условиях интенсивного перемешивания в среде растворителя Менли с сотр. [13] обнаружил возникновение фибриллярных осадков. По мнению этих исследователей, эти структуры непрерывно образуются в ходе полимеризации по механизму спирального роста, однако в данном случае, естественно, необходимо принимать во внимание наличие внешних механических сил, действующих на систему. Это позволяет провести аналогию с условиями получения структур типа шиш-кебаб из растворов, которые подвергались либо интенсивному перемешиванию при кристаллизации полимера, либо же сдвиговым напряжениям. Заметим, что впоследствии сам Менли [30] пришел к выводу о необходимости сопоставления этих результатов с результатами исследования структур, полученных кристаллизацией из перемешиваемых растворов. [c.278]

Интересные наблюдения сделал Вермилья при исследовании катодного выделения меди на поверхности медных усов (игольчатых кристаллов). На очень маленьких усах диаметром 3 мп выделение металла с образованием новых зародышей удалось наблюдать только при катодном перенапряжении больше т = = —100 мв. На усах большего размера и на медной проволоке диаметром от 45 до 75 мк, напротив, оказался возможным рост усов при перенапряжении от —10 до —15 мв. Это явление можно объяснить тем, что маленькие усы при ничтожном увеличении их размеров все еще являются совершенными кристаллами, на которых не возможен никакой спиральный рост, так как не существует дефектных мест. При анодной обработке такие совершенные кристаллы растворяются только в особых местах (питтингах), которые при последующем катодном осаждении снова зарастают, причем на остальной поверхности выделение металла не происходит. При дальнейшем выделении металла эта реакция про- [c.704]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология