Дислокации и кристаллизация

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]

С выделением тепла кристаллизации связаны термические напряжения, которые возникают вследствие того, что внешние области кристалла охлаждаются быстрее внутренних, сжимаются и сдавливают последние. Эти напряжения порождают дислокации. Они являются одной из главных причин нарушения правильной периодической структуры твердого тела, появления на его поверхности изломов, впадин. Каково бы ни было [c.152]

Вследствие сильной локализации анодного процесса растворения металла вблизи включения образуются глубокие изъязвления, а иногда и сквозные отверстия на металле, называемые питтингами. Центрами питтингообразования могут служить также выходы дислокаций на поверхность металла, где возникает активная группа. Так как при кристаллизации металла из расплава примеси скапливаются по границам отдельных кристаллитов, то растворение металлов наиболее быстро протекает именно по этим границам. Такая межкристаллитная коррозия вызывает потерю механической прочности металла. [c.365]

Иногда равновесные дефекты называются тепловыми, а возникшие в результате предыстории кристалла — биографическими. Особое значение для понимания механических свойств кристаллов, их реакционной способности и процессов кристаллизации имеет группа дефектов, объединяемая общим названием — дислокации. [c.276]

Увеличение концентрации раствора или скорости кристаллизации может приводить к образованию более сложных структур. Вырастающие в этих условиях пластины наслаиваются одна на другую и образуют ступенчатые террасы, аналогично тому, как это иногда наблюдается при кристаллизации нормальных парафинов (рис. 1.8). Наслаивание пластин может происходить по механизму винтовых (спиральных) дислокаций. [c.172]

СКИХ деформаций сдвига. Это вызовет при охлаждении кристал- лов образование структурных дефектов — дислокаций, плотность которых только по этой причине может достигнуть весьма больших значений (до 10 м" ). Структурные дефекты, как известно, ухудшают свойства кристаллов, поэтому при выращивании монокристаллов предпринимают различные меры, чтобы поверхность раздела кристалл — расплав имела плоскую форму. Сохранение плоского фронта кристаллизации важно также для равномерного распределения примесей в поперечном сечении монокристалла. Чтобы избежать этих недостатков и создать достаточно однородное распределение температуры в расплаве и кристалле, последний в процессе роста вращают со скоростью до 50 об/мин, а тигель вращают в обратном направлении со скоростью до 30 об/мип. [c.59]

Полупроводник должен иметь кристаллическую структуру без изъянов. Всевозможные дефекты кристаллизации смещения (дислокации) атомов, вакантные узлы в кристаллической решетке дейст--вуют отрицательно. Например, если в решетке германия на 10 [c.452]

Важный вид несовершенств в кристалле — линейные дефекты, или дислокации. Плотность дислокаций зависит от условий образования кристалла. Для металлов число дислокаций, проходящих через единицу площади, не менее 10 см для германия, кремния гь 10 см- , а при особых условиях их удается снизить до 10 см-2. 3 отличие от точечных дефектов, дислокации не являются статистически равновесными образованиями в равновесном кристалле они должны отсутствовать, поскольку образование их связано с очень значительным возрастанием энергии, а энтропийный выигрыш при этом невелик. Однако в процессе кристаллизации дислокации всегда возникают. Механические напряжения вызывают движение дислокаций, причем этот процесс сопровождается появлением в кристалле точечных дефектов. [c.193]

Структуры реальных кристаллов зависят от условий кристаллизации и сильно отличаются от соответствующих структур идеальных кристаллов. В решетке реального кристалла обычно имеется множество дефектов, нарушающих правильное чередование образующих ее элементов. Такие дефекты называют дислокациями. Сама решетка может быть искаженной. Некоторые ее узлы обладают вакансиями, т. е. не заняты частицами, образующими вещество кристалла, или заняты посторонними частицами (примесями). Кроме того, реальные кристаллы имеют поры, трещины и другие дефекты, не относящиеся к решетке. Габитус (внешний облик, форма) кристаллов зависит от многих условий кристаллизации и прежде всего от влияния тех или иных примесей. Например, в зависимости от [c.242]

В соответствии с теорией дислокаций в процессе роста кристалла, особенно при массовой кристаллизации, его решетка искажается. Температурные градиенты у поверхности кристалла, возникающие вследствие неизотермичности кристаллизации, адсорбция примесей и другие причины приводят к появлению дислокаций, дефектов поверхности грани, которая оказывается не идеально плоской, а имеющей неровный рельеф. При кристаллизации из растворов, из газов, при образовании твердой фазы в результате химической реакции рельеф поверхности кристалла может иметь точечные нарушения, но часто приобретает форму плоских или винтовых, спиральных, уступов (ступенек), имеющих молекулярные или немного большие размеры. При росте кристалла, образующие его частицы присоединяются к ступеньке (к ее ребру), в результате чего спираль закручивается вокруг некоторого центра. Это приводит к появлению новых слоев. [c.246]

Области применения металлографических методов. Металлографический анализ —один из важнейших методов физико-химического исследования. Основные области его применения 1) определение количества фаз и последовательности их кристаллизации при построении диаграмм состояния 2) контроль качества полученного слитка (наличие двойников, поверхностных включений второй фазы и т. д.) при выращивании монокристаллов 3) определение платности дислокаций, дефектов упаковки и т. п. на монокристаллических материалах. [c.47]

Часто, особенно в сложных сплавах, рентгеновским исследованием можно выявить образовавшиеся в процессе кристаллизации фазы, которые нельзя получить в изолированном, чистом состоянии (карбиды, нитриды, карбонитриды и т. д.). Данные рентгенографического исследования можно использовать для определения плотности кристалла. Эта так называемая рентгенографическая плотность не зависит от нарушений кристаллической структуры реального вешества (поры, несплошности, вакансии, дислокации и т. д.) и принимается эталонной. [c.110]

Дефекты могут влиять на магнитные и термодинамические свойства кристаллов. Микротрещины, дислокации, вакансии делают кристаллы менее прочными. По микротрещинам и дислокациям быстро идет диффузия примесей внутрь кристалла. С дефектами этого рода связано изменение прочности, адсорбционных свойств, скопление примесей в некоторых местах, например по дислокациям, где может начаться образование новой фазы как результат кристаллизации примесей. [c.146]

Особое значение для понимании самых разнообразных процессов и свойств твердых тел (пластическое течение, кристаллизация, диффузия, химические превращения и др.) имеют дислокации. [c.194]

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]

Рост из расплава. При росте кристалла из расплава движущей силой является относительное переохлаждение 8Т/Т = = (7 — То)/Т о на фронте кристаллизации. Поверхностная шероховатость кристалла, контактирующего с собственным расплавом, а также величина переохлаждения и определяют в основном вид зависимости скорости роста кристалла от 8Т/Т. Как показывает расчет, скорость роста кристалла может зависеть от ST/T линейно (модель нормального роста все поверхностные узлы активны), квадратично (модель дислокационного роста активными центрами являются, например, винтовые дислокации), экспоненциально (рост кристалла из расплава происходит по механизму двумерного зарождения). [c.484]

Полупроводниковые НК- Разработана технология выращивания НК полупроводников при одновременном действии двух методов кристаллизации из газовой фазы с участием химических транспортных реакций. Вначале с большей скоростью выращивается лидер по методу пар—жидкость—кристалл, а затем на нем производится наращивание слоев в радиальном направлении по методу пар—кристалл. В результате НК имеет двухслойную структуру. Поскольку кристаллизация в радиальном направлении происходит со скоростью на два порядка меньше, чем в осевом направлении, а коэффициенты распределения примесей зависят от скорости роста, то при введении в кристаллизационную зону двух легирующих элементов донорного и акцепторного типов, с разными коэффициентами распределения удается получить в одном НК две области рии (или несколько р—п-переходов). Следует заметить, что качество получаемых электронных структур весьма высокое, так как периферийные слои наращиваются на совершенной боковой поверхности НК и дислокации несоответствия (обычно наблюдаемые при эпитаксиальном выращивании пленок) отсутствуют. Количество же выращенных НК может быть очень велико (до 10 см ). [c.504]

Мы разработали [5, 6] способ металлизации алмазных зерен из адгезионно-активного расплава при жидкофазном спекании, позволивший значительно упрочнить зерна, благодаря действию капил-лярно-активного расплава, который, затекая и заполняя мельчайшие поры, трещины и другие дефекты (концентраторы напряжений алмазного зерна), после кристаллизации оказывает цементирующее залечивающее действие. Следует отметить, что на границе алмаз — металлическое покрытие, благодаря хемосорбции адгезионно-активного элемента, формируется тонкий слой соответствующего карбида. В некоторых случаях хемосорбированные пленки на поверхности кристалла увеличивают его предел текучести (эффект Роско [24]) за счет блокирования выхода дислокаций на поверхность (возрастает плотность дислокаций в приповерхностном слое кристалла под пленкой). [c.101]

Различают Ж, с. на основе Ре, N1, Со, Си, Л1 и тугоплавких металлов W, Мо, № и др. (см. табл.). Введение легирующих элементов способствует упрочнению образующихся в Ж. с. твердых р-ров, замедлению диффузионных процессов, образованию в сплаве интерметаллидных и карбидных фаз, а также защитных поверхностных пленок. Необходимую для высокой прочности структуру Ж. с. получают при определенных условиях кристаллизации в результате спец. термич. обработки. Наиб, упрочнение Ж. с. вызывает образование мелкодисперсных фаз (карбидов, интерметаллидов, боридов) в твердом р-ре сплава. Образующаяся структура Ж. с. затрудняет возникновение и развитие дислокаций и тем самым увеличивает сопротивление сплава деформации. [c.129]

Вследствие нарущения равновесных условий роста и захвата примесей при кристаллизации, а также под влиянием разл. рода внеш. воздействий идеальная трехмерно-перио-дич. атомная структура К всегда имеет те или иные нарушения. К ним относят точечные дефекты - вакансии, замещения атомов осн. решетки атомами примесей, внедрение в решетку инородных атомов, дислокации и др. (см. Дефекты в кристаллах). Введение небольшого числа атомов примеси, замещающих атомы осн решетки, используют в технике для придания нужных физ св-в К., как, напр., в случае легирования. [c.540]

Пассивационные и концентрационные эффекты играют важную роль в процессах роста кристаллов, однако они не исчерпывают всех причин, вызывающих отклснение реальной картины кристаллизации от идеализированной модели Фольмера. Отклонения от модели Фольмера объясняются и нарушениями идеальной структуры кристалла, т. е. дефектами кристаллической решетки, и в первую очередь появлением участков с расположением структурных элементов, отличным от их расположения в идеальной решетке данного кристаллического тела, так называемых дислокаций. [c.338]

Источниками дислокаций (до деформации) являются сегрегация примесей напряжение и дислокационные центры кристаллизации срастание раз.тично ориентированных зерен и субзерен межзеренное общение и др. В отоженном металле число дислокаций достигает Ю см . Пластическая деформация способствует увеличению плотности дислокаций на 5-6 порядков, движению дислокаций и их групп, включая границы зерен. В результате они приобретают сложную форму, увеличивается их длина, общая энергия и сопротивление скольжению. Выход дислокации на поверхность кристалла приводит к сдвигу на одно межатомное расстояние. Следовательно, суммарный сдвиг при начальной плотности дислокаций N0 = Ю5/см2 составит = Ю - Ю - 10- = 10- что соот- [c.78]

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]

Все используемые в технике кристаллизующиеся материалы являются поликристаллитами. Иначе говоря, все они состоят из множества кристаллических областей, каждая из которых граничит с другими кристаллическими или аморфными областями. Поэтому морфология кристаллизующихся материалов носит очень сложный характер. По этой причине основные характеристики их изучают на монокристаллах. Полимеры не являются исключением. Полимерные монокристаллы выращивают из слабоконцентрированных растворов. При температуре кристаллизации способный к кристаллизации полимер высаживается из раствора в виде крошечных пластинок (ламелей), имеющих все характерные черты кристалла, например регулярные грани (видны при электронной микроскопии), и дающих дифракционные картины, присущие монокристаллам. Необходимость применения электронного микроскопа или оптического микроскопа с большим увеличением обусловлена очень малыми размерами полимерных кристаллов максимальные размеры монокристалла ПЭВП составляют несколько мкм, в то время как его толщина очень невелика — порядка 100 А. Монокристаллы других полимеров имеют форму полых пирамид, которые часто закручиваются по спирали, что свидетельствует о существовании винтовых дислокаций. Детальное рассмотрение природы монокристаллов можно найти у Джейла [51, Келлера [6] и Шульца [7]. Наиболее вал<ная и неожиданная особенность монокристаллов состоит в наличии практи- [c.47]

Установлено, что структурные единицы легче всего встраиваются в места выхода на поверхность дислокаций. Если это винтовые дислокации, то встраивание идет непрерывно до завершения кристаллизации, причем образуются спиральные ступени роста, часто прямоугольные и очень сложные благодаря наложению друг на друга различных дислокаций. Если кристаллизация происходит на поверхности постороннего кристалла, то энергия взаимодействия структурных единиц с подложкой зависит от структуры и состава последней. При определенных условиях наблюдается эпитаксия. Этот процесс происходит, при некотором подобии кристаллических решеток, путем ориентации плотнеупакованных слоев кристаллизующего вещества и подложки. Имеет также значение соот- [c.152]

Известно, что при кристаллизации из жидкого состояния кристаллическая решетка металлов не отвечает идеально упорядоченному состоянию (обнаруживается ряд дефектов). Такими являются узлы решетки, не занятые ионами (дырки), искривлеиие плоскостей кристаллической решетки (дислокации) и т. д. Длительное нагревание металла упорядочивает решетку кристаллов [c.107]

Намного легче осуществляются гетерогенное зародышеобразование и кристаллизация. Скорость образования центров кристаллизации новой фазы ускоряется в присутствии поверхностей раздела, существовавших до образования центров новой фазы. Такими поверхностями раздела могут служить стенки сосуда, инородные включения в виде зерен и коллоидных частиц, дислокации и т. д. Наличие поверхностей раздела повышает поверхностную энергию системы, а это способствует снижению АРкр, т. е. величины энергии гомогенного зародышеобразования за счет уменьшения энергии поверхности раздела Д/ . [c.221]

Топохимические реакции начинаются обычно не на всей поверхности исходного твердого вещества, а на отдельных ее участках — зародышах ядер кристаллизации новой фазы (продукта), которые образуются на поверхности кристалла. Ядра кристаллизации появляются раньше всего в областях дефектов кристаллической решетки. В простейшем случае это могут быть, например, выходы дислокаций на поверхности, вакансии, расположение атомов (ионов) в междоузлиях и т. п. Таким точкам, или элементам кристаллической решетки, свойственна повышенная энергия Гиббса и, следовательно, более высокая реакционная способность. Зародыши ядер называют также потенциальными центрами образования ядер. На рис. 167 представлена схема распространения реакции в кристалле. Около поверхностных зародышей начинается рост сферических ядер. начальные центрызарождреакции. [c.409]

Известно, что многие жидкости сложного f строения легко переохлаждаются в результате медленного процесса кристаллизации. В то же время перегрев твердого тела практически не наблюдается. Причина этого в том, что относительно разупорядочен-ные микрообласти в твердом теле, порожденные дислокациями, примесями, вакансиями и другими дефектами, являются центрами зарождения жидкого состояния. Поэтому плавление твердого тела может начинаться ниже точки плавления. Отсутствие перегревания твердого тела и склонность жидкости к переохлаждению указывают на то, что возможности существования жидкостных зародышей в твердом теле предпочтительней, чем зародышей твердого тела в жидкости. [c.197]

Скорость роста идеально гладкой грани пропорциональна частоте появления на ней двумерных зародышей. Этот этап является весьма чувствительным к пересыщению, и вероятность образования нового слоя при пересыщениях ниже 25—50% совсем ничтожна. Дальнейшее разрастание слоя происходит быстро и от пересыщения не зависит. Однако в реальных кристаллах рост кристалличеекой поверхности становится непрерывным и осуществляется при ма/гых пересыщениях порядка 1 % и ниже. Это противоречие между теорией и практикой объясняет так называемая дислокационная теория. В настоящее время эти представления о механизме и кинетике роста кристаллов из пара являются общепринятыми. Согласно дислокационной теории винтовые дислокации, всегда присутствующие в реальном кристалле и выходящие на растущую поверхность, обеспечивают наличие готовых ступенек. Частицы, адсорбировапные поверхностью, свободно по ней перемещаются и, наконец, присоединяются к имеющемуся дислокационному выступу — ступеньке. В процессе кристаллизации ступеньки не зарастают, а сохраняются в новых слоях. Поэтому вся кинетика роста определяется движением ступенек и нет необходимости в появлении новых двумерных зародышей. При таком механизме роста полностью заполненных плоскостей нет, присоединение частиц происходит по спирали. -Для образцов с достаточно ( свершенной структурой плотность дислокаций, выходящих на поверхность, достигает 10 Поэтому рост такой поверхности происходит во многих точках одновременно и микрорельеф ее оказывается не гладким, а шероховатым. [c.60]

Поверхности реальных кристаллов далеки от совершенства. На поверхности нодложки могут быть скопления дислокаций, механические повреждения. Поверхностные атомы химически весьма активны, и вследствие этого свободная поверхность быстро покрывается адсорбированным или хемосорбированным слоем толщиной в несколько атомных диаметров Все эти несовершенства вызывают образование большого числа центров кристаллизации и способствуют возникновению дефектов роста в пленке. [c.140]

Большинство дефектов упаковки в пленке зарождается на границе с подложкой. Это доказывают одинаковые размеры замкнутых фигур роста (имейщих в случае ориентации (111) вид равносторонних треугольников), которые увеличиваются с увеличением толщины пленки. Дислокации, присутствующие в подложке, распространяются и в эпитаксиальный слой. Помимо этого, дополнительным источником возникновения дислокаций в пленке являются механические нарушения поверхности. Зародыши кристаллизации часто образуются на механических нарушениях. Однако наиболее важной причиной появления дефектов упаковки в осажденном слое является неполное удаление остаточного окисла с поверхности подложки до начала эпитаксиального роста. Наличие островков окисного слоя вызывает появление ступенек на поверхности подложки, которые и служат исходными участками для образования дефектов. [c.140]

В работе [74] предпринята попытка объяснить влияние механической деформации медного электрода на его анодную и катодную поляризацию в водном растворе Си304 с позиций теории перенапряжения кристаллизации при условии, что лимитирующей стадией реакций является поверхностная диффузия ад-ионов, параметры которой зависят от расстояния между ступеньками роста, т. е. от плотности дислокаций. С учетом того, что плотность дислокаций линейно связана со степенью пластической деформации, получена прямая пропорциональная зависимость скорости реакции от корня квадратного из степени деформации. Эта зависимость приближенно соответствует результатам опытов и несколько нарушается при больших деформациях. К сожалению, в этой работе не измеряли величину механического напряжения, а поскольку в случае меди деформационное упрочнение может подчиняться параболическому закону [41 ], можно объяснить результаты опытов [74 ] без привлечения теории замедленной стадии поверхностной диффузии. [c.89]

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]

Поскольку важнейшие св-ва монокристаллов и поликристаллич. материалов являются структурно-чувствительными, т. е. определяются наличием определенного рода Д., разработаны методы, позволяющие получать как монокристаллы с миним. концентрацией Д., так и материалы с заданным типом и концентрацией Д. Необходимый уровень концентрации точечных Д. в кристаллах можно обеспечить, кроме допирования, обработкой их в атмосфере, содержащей собственные атомы структуры при фиксированном парциальном давлении паров, изменением условий кристаллизации, путем пластич. деформации или, наоборот, отжигом. Облучение, воздействие электрич. или магнитным полем, хим. обработка кристалла также м. б. использованы в качестве способов получения дефектов. Можно устранить образование нежелательных Д., намеренно создавая в кристалле безвредные с точки зрения техн. св-в Д. Напр., прозрачную керамику на основе Zr02 удалось получить, легируя последний УзО, и создавая тем самым структуру с высокой концентрацией Д,, являющуюся энергетически более выгодной, чем структура с внутр. порами, межкри-сталлитными границами и дислокациями. [c.31]