Спирального роста механизм

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]

Таким образом, на поверхности пинакоида кристаллов синтетического кварца в одних и тех же условиях проявляются два различных механизма роста. При отсутствии дислокаций наблюдается нормальное отложение вещества с образованием характерной ячеистой структуры. Если же в кристалле имеются винтовые дислокации, кристаллизация происходит в основном по спирально-слоистому механизму. Зачастую оба механизма действуют 160 [c.160]

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]

Согласно теории спирального роста Бартона, Кабреры и Франка, образование ступеней связано с присутствием спиральной ступени. Последовательность слоев возникает при разрастании и кажущемся вращении спирали. Этот механизм автоматически создает ступени с нужной скоростью, соответствующей скорости их распространения. Трудно придумать любой другой механизм образования ступеней, который приводил бы к скорости роста, равной / = X Др при больших значениях Др. Однако возникают некоторые трудности при попытках объяснить с точки зрения теории Бартона, Кабреры и Франка или с точки зрения любой другой теории (где рассматривается последовательность слоев большой плотности), каким образом кристалл растет плоскими гранями, когда локальное пересыщение неоднородно вдоль грани кристалла. Приходится предполагать, что рост всей грани обслуживается единичной спиралью. И даи е в этом [c.190]

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]

У1.24. Другие теории. Как уже было показано, кристаллы могут расти только путем послойного механизма, и скорость роста определяется только скоростью образования новых слоев. Предположим, что новые слои могут зарождаться благодаря какому-либо механизму (иному, чем механизм спирального роста) в какой-либо точке поверхности и распространяться в виде замкнутых петель из этой точки. Но если а должно быть равно единице при высоких Др, тогда скорость образования новых слоев должна, согласно уравнению ( 1.17), равняться X Ар/ Э о- Очевидно, что будет нелегко предположить механизм иной, чем механизм спирального роста, который вызывал бы образование новых слоев точно с такой же скоростью. [c.176]

У1.40. Два аспекта теории спирального роста. Хотя в пользу кинетического механизма Бартона, Кабреры и Франка были выдвинуты существенные доказательства, тем не менее стоит указать, что теория спирального роста имеет два различных аспекта 1) идея спирального роста, происходящего на выходах винтовых дислокаций 2) детальный кинетический механизм, описываемый уравнениями (VI.49)—( 1.51), согласно которому скорость роста в существенной степени контролируется кривизной спирали в ее центре. Оба аспекта в значительной мере независимы. [c.187]

Эти результаты подобны полученным из качественной модели раздела VI.21. Теория до сих пор касается лишь параллельных ступеней, и никак не связана с механизмом спирального роста. [c.206]

Вторая часть теории (разделы VI.31—VI.35) касается величины z/o, которая рассчитывается в предположении, что эшелон ступеней образуется с помощью механизма спирального роста. Частота прохождения ступеней, как показано, прямо пропорциональна Ар при малых пересыщениях. Уравнения (VI.38) и (VI.39) снова приложимы при больших и малых пересыщениях. Вдобавок получено значение константы в уравнении (VI.39) (см. уравнение [c.206]

Поскольку ясно, что одна точка на кристаллической грани отличается от другой лишь дефектной структурой, то распространение слоев из одной точки на поверхности предполагает, что в этой точке концентрация дефектов должна быть особенно велика, и что степень дефектности должна определять скорость образования новых слоев, а следовательно, и скорость роста. Изменчивость скорости роста может быть получена на основе механизма спирального роста, если предположить, как это сделали Бартон с сотрудниками в 1951 г., что существуют группы дислокаций, в которых дислокации одного знака находятся друг от друга на расстоянии, меньшем 2яг , где — радиус кривизны в центре спирали. Если расстояние между дислокациями больше, то их активность не увеличивается. [c.207]

Параллельные ступени спиральный рост. Чернов [17] подчеркнул, что расчет Бартона, Кабреры и Франка для формы и скорости вращения спирали зависит от механизма роста только через скорость ступени и, следовательно, должен быть приложим не только к росту из пара, но и к росту из раствора и расплава (разумеется, при условии что общая модель послойного роста на плотноупакованных гранях остается в силе). В любом случае формула для будет иной, чем в модели Бартона, Кабреры и Франка для паровой фазы, поскольку процессы переноса у ступеней неодинаковы. [c.454]

При объяснении текстур роста недостаточное внимание уделяется механизму спирального роста кристаллов, обеспечивающему быстрое развитие кристаллов вдоль оси винтовой дислокации. При этом в случае нормального падения молекулярного пучка наиболее быстро будут расти те кристаллы, у которых площадка роста расположена нормально молекулярному пучку. [c.246]

Винтовая дислокация образуется, если одна часть кристалла смещена относительно другой (рис. 12.4, а) на один атомный слой точка О является центром винтовой дислокации. Механизм роста по винтовой дислокации показан на рис. 12.4,6 (вид сверху). У выступа ОЛ осаждается ряд атомов, который показан линией 1, затем осаждается ряд атомов, ограниченный линией 2. После этого становится возможным осаждение рядов атомов вдоль ОВ (линия 3 и т. д.). Из рисунка видно, что в процессе осаждения спираль будет раскручиваться и рост происходит в направлении, перпендикулярном плоскости рисунка. Спиральный рост в соответствии с механизмом винтовой дислокации подтверждает микроструктура электролитических осадков. [c.330]

При наличии на поверхности винтовых дислокаций наблюдается спиральный рост. Последовательное включение атомов к центру выхода винтовой дислокации приводит к развитию ступеней спиральной формы. Несколько винтовых дислокаций могут взаимодействовать при росте друг с другом, образуя ступени в виде петель. Рост по. механизму винтовой дислокации не требует образования зародышей и может также привести к образованию микрокристаллов пирамидальной формы. [c.33]

Таким образом, при малых пересыщениях реализуется параболический закон роста. На механизм роста существенное влияние оказывает диффузия адсорбированных на поверхности молекул кристаллизующихся компонентов. За среднее время жизни адсорбированных молекул (т) они могут переместиться по поверхности на расстояние /. Если при таком движении на поверхности встретится ступенька, то молекулы встраиваются в кристалл. Очевидно, что в чистом виде механизм спирального роста может реализоваться только при такой плотности винтовых дислокаций, при которой расстояние между ступенями спирали меньше 2/. Если же расстояние между ступенями превышает эту величину, то кроме механизма спирального роста реализуется [c.191]

Описанный выше механизм роста кристаллов (так называемый нормальный рост ) можно считать аналогом гомогенного зародышеобразования в системе. Рост кристаллов по этому механизму требует больших степеней пересыщения, чем обычно наблюдаемые в эксперименте. Это различие свидетельствует о том, что в реальных системах рост кристалла происходит по иному механизму, при котором достраивание растущей поверхности происходит в местах выхода на поверхность винтовых дислокаций ( спиральный рост ). В этом случае образующийся зародыш имеет (одну или несколько) спиралеобразную бесконечную ступень роста, на которой и происходит присоединение к кристаллу адсорбированных на растущей грани частиц (рис. 5.6). [c.194]

При росте по дислокационному механизму число точек роста возрастает с увеличением пересыщения (витки спиральных ступеней имеют тенденцию располагаться более плотно и переходят, как уже упоминалось, от полигональной к округлой форме). В результате для скорости процесса характерна нелинейная зависимость от пересыщения, причем эта зависимость типа степенной [c.34]

Рассмотренная группа работ является хорошим примером эффективности электронной микроскопии в изучении тонких деталей механизма роста кристаллов. Установить спиральную форму роста кристаллов и определить высоту ступенек можно также при помощи фазоконтрастных микроскопов (см., например, [1]), однако для определения ширины ступенек, обнаружения зародышей и для изучения процесса зарождения дислокаций Рис. 43. Схема строе-необходима высокая разрешающая способ- ния микрокристалла [c.171]

При возрастании степени переохлаждения (т. е. при проведении кристаллизации в области низких температур) происходит агрегация мелких ромбовидных монокристаллов в дендритные кристаллы. Кроме того, обычно в большинстве случаев вместо отдельных монослоев единичных кристаллов типа показанных на рис. III.7 образуются кристаллы, состоящие из спирально закрученных тонких слоев. Рост таких кристаллов протекает по механизму так называемых винтовых (спиральных) дислокаций. [c.175]

I. Одним из подтверждений явления складывания макромолекул может служить суш,ествование дислокаций, обусловленное взаимодействием между складками [33]. По-видимому, серьезным доводом в пользу гипотезы резкого складывания следует считать часто наблюдаемую агрегацию пластинчатых кристаллов, протекающую по механизму спиральных дислокаций, а также эпитаксиальный рост полимерных монокристаллов на подложках, которыми служили некоторые низкомолекулярные или полимерные кристаллы [34, 35]. Более того, прямым доказательством взаимодействия между складчатыми участками цепей является суШ(ествование сетки дислокаций, [c.226]

Процесс кристаллизации начинается с выделения из пересыщенного раствора мельчайших частиц кристаллизующегося вещества-зародышей кристаллов, которые способны расти. Рост кристаллов происходит наиболее легко на острых углах первоначальных зародышей. Эти зародыши и образующиеся затем кристаллы содержат определенные дислокации на поверхности роста, что приводит к наличию винтовой дислокации, в результате которой при большом увеличении наблюдается спиральная структура поверхности кристаллов. Дислокационная теория, основные положения которой изложены в работе [26], объясняет механизм роста кристаллов индивидуальных н-алканов и их смесей. [c.17]

Оказывается, что единственный удовлетворительный механизм, который может объяснить этот факт без предположения о взаимодействии на расстоянии — это механизм распространения слоев однородной толщины по всей грани, причем расстояние между слоями очень велико по сравнению с высотой ступеней. Это предположение не связано ни с каким конкретным молекулярным механизмом, вызывающим послойный рост. Оно включает как прямые, так и спиральные ступени. В последнем случае расстояния между витками спирали должны быть существенно больше высоты ступеней. [c.36]

Кинетическая теория роста кристаллов, основанная на дислокационно-спиральном механизме, рассматривается детально в разделах VI.19—Л .58 в соответствии с работами Бартона, Кабреры и Франка. [c.131]

Предположим, однако, что спиральные системы слоев не ограничены определенными участками поверхности, а могут распространяться и на территории друг друга. Тогда та система слоев, которая растет быстрее, может вторгаться в соседние, медленно растущие районы, так что рост грани переходит под контроль одной спирали. И при условии, что единичная спираль вызывает одну и ту же скорость роста в разных районах грани (при разных пересыщениях), вся грань сможет расти с одинаковой скоростью. Такой механизм, по-видимому, вполне удовлетворяет условию плоскогранного роста. Однако кажется весьма проблематичным, чтобы существующие экспериментальные данные подтвердили предположение о том, что грани больших кристаллов обычно растут посредством единичных спиральных систем слоев. [c.186]

При повыщенных температурах кристаллизация парафина может происходить либо в результате образования твердой фазы из расплавов, либо вследствие выделения парафина из раствора высокой концентрации. Поэтому расплавы парафина, богатые парафином гачи, отеки и другие подобные им продукты кристаллизуются с образованием кристаллов гексагональной сингонии. Рост кристаллов гексагональной сингонии и ромбической сингонии показан на рис. 30 и 31. Кристаллы парафина ромбической сингонии развиваются из винтовых дислокаций по спирально-ступенчатому механизму [112, 116]. [c.95]

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]

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]

Во многих работах отмечается, что дисульфиды, диселениды и дителлуриды ниобия и тантала состоят из нескольких политипных фаз, причем сами фазы и соотношения их трудно воспроизвести экспериментально. По-видимому, это следует объяснить не термодинамикой, а кинетикой кристаллизации, поскольку именно этот процесс в основном определяет образование полиморфных форм. Этот эффект был рассмотрен Селте и др. [16] в свете современной теории образования политипных форм по механизму спирального роста кристаллов. [c.172]

Теория роста на винтовых дислокациях была первоначально выдвинута, чтобы устранить необходимость двумерного зародышеобразования путем создания самовозобновляющейся ступени на поверхности. Эта функция теории совершенно независима от кинетического механизма Бартона, Кабреры и Франка, который связывает скорость роста и расстояние между ступенями с кривизной спирали в центре. Другие кинетические механизмы также приведут к спиральному росту, если имеются винтовые дислокации. [c.191]

Механизм Хиллига и Торнбалла приводит к квадратичной зависимости скорости роста от переохлаждения А Г. Такого соотношения между скоростью роста и переохлаждением можно ожидать на основе дислокационной теории роста, и это можно показать следующим образом. Поскольку число столкновений молекул расплава с поверхностью кристалла согласно уравнению (VII.33) пропорционально ДГ, то рассуждения, использованные в г.т. VI при рассмотрении закона роста из паровой фазы, можно, очевидно, применить и для расплава, заменив только Ар на ДГ. Если, как предполагалось выше, расстояние между ступенями велико (i/g велико но сравнению со средним перемещением по поверхности), то теория спирального роста приведет к квадратичной зависимости скорости роста от переохлаждения А Г. [c.245]

Изучение пирамидальных форм показывает, что угол между гранями и основанием возрастает с увеличением плотности тока [85]. Этого и следовало ожидать, если исходить из того, что образование пирамид осуществляется по механизму спирального роста, согласно которому расстояние I между двумя соседними витками равно 4я/-с и уменьшается с увеличением перенапряжения [38]. Так как высота ступени (согласно первому приближению Бартона, Кабрера и Франка [65а] ) должна быть равна диаметру одного атома, то пирамиды, образованные из спиралей, должны становиться более крутыми с увеличением плотности тока. [c.337]

Френк (1949 г.) для объяснения механизма роста кристаллов при небольших пересыщениях предположил, что реальные кристаллы имеют дефекты строения, приводящие к образованитсступе-нек на их растущих гранях без возникновения и участия в этом процессе двухмерных зародышей. Одним из таких распространенных дефектов строения кристаллов являются дислокации. Лемм-лейн [47 ] впервые указал на возможность дислокационного спирального роста кристаллов без образования двухмерных зародышей. В настоящее время дислокационная теория роста кристаллов является достаточно разработанной. Следует отметить, что применимость дислокационной теории ограничена определенными границами пересыщения. [c.44]

Процесс кристаллизации начинается с выделения из пересыщенного раствора мельчайших частиц кристаллизующегося вещества — зародышей кристаллов. Они способны расти, причем рост кристаллов происходит наиболее легко на острых углах первоначальных зародышей. На микрофотографиях при большом увеличении наблюдается спиральная структура поверхности кристаллов ларафиновых углеводородов. Механизм роста кристаллов индивидуальных парафинов нормального строения и их смесей объясня- ет дислокационная теория 1[4, 5]. [c.118]

Иожно думать, что большое сходство в форме частиц столь различных по химическому составу веществ (в частности, весьма сходны спиральные частицы куирена и двуокиси кремния) свидетельствует о наличии общих этапов в сложном механизме их роста. [c.235]

Кристаллы из разбавленных полимерных растворов обладают в высшей степени интересной и важной для понимания кристаллического состояния полимеров морфологией. Именно их открытие стимулировало изучение морфологии и текстуры кристаллических полимеров [12, 13, 16, 42—46]. В электронном микроскопе видно, что эти кристаллы состоят из тонких слоев, или ламелей с постоянной толщиной порядка 100 А и линейными размерами, достигающими нескольких микрон. Утолщение кристаллов при наслаивании дополнительных ламеллей приводит к образованию своего рода спиральных террас, что соответствует механизму роста в результате винтовых дислокаций [47]. Макроскопические черты этой морфологии совершенно подобны обнаруженным для низкомолекулярных н-алканов, закристаллизованных из разбавленных растворов [13, 48]. [c.295]

Хэм рассматривает упрощенный идеализированный вариант пропиленоподобной стереоспецифической полимеризации, при которой вероятности первых трех присоедипений мономеров в и /-положениях одинаковы. Он предполагает, что спиральная стереоспецифическая полимеризация, т. е. конфигурационный автокатализ того типа, который наблюдается при полимеризации иолипептидных а-спиралей из ангидридов Лейхса, является общим механизмом при радикальной полимеризации и каталитической. При умеренной температуре, когда наиболее вероятен рост синдиотактических цепей, они уже в процессе рос- [c.139]

Показано, что при кристаллизации полиэтилена из растворов и расплава при относительно быстрых ее скоростях в качестве основных морфологических форм возникают дендриты. Оптическое и электронномикроскопическое исследование дендритов полиэтилена, полученных при кристаллизации полимера из растворов, позволяет обнаружить ряд морфологических особенногггей, присущих одиночным кристаллам полиэтилена. Показано, что для дендритов, как и для одиночных правильно ограненных кристаллов, характерны спиральный механизм роста, образование пустотелых пирамид и т. п. На основании экспериментальных наблюдений обсуждался механизм образования дендритных [c.264]

Возникновение ступеней. Поскольку, как показано в начале предыдущего раздела, скорость роста кристалла должна зависеть в первую очередь от скорости образования новых слоев, нам необходимо рассмотреть, как можно получить правильную скорость образования слоев. Эта скорость будет в то же время равна скорости распространения слоев, вычисленной выше. Для этого предположим, что эшелон ст5шеней обусловлен ростом и распространением спиральной ступени. Такая ступень образуется благодаря винтовой дислокации, как описано в разделе 1 .11. При движении ступеней спираль, очевидно, будет вращаться, и это создает эшелон ступеней, исходящих из центра спирали. Ступени, конечно, будут криволинейными, но это не повлияет на качественные рассуждения предыдущего раздела, которые приложимы как к прямолинейным, так и к криволинейным ступеням. При таком спиральном механизме происходит автоматическое образование ступеней со скоростью, равной скорости их распространения. [c.175]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология