Кристалла рост граней спиральный

Вместе с тем известны случаи — при изучении роста монокристаллов серебра [4], — когда процесс электрокристаллизации протекает без заметного перенапряжения и образования новых зародышей. Такие условия реализуются, если на поверхности растущего кристалла имеются участки (дислокации) с иным расположением структурных элементов по сравнению с идеальной решеткой данного кристалла. При этом кристаллическая решетка будет строиться за счет спирально передвигающегося роста грани кристалла, а также путем распределения адсорбированных атомов на атомарно-шероховатой поверхности. Таким образом, на активной поверхности кристалла всегда имеется значительное число участков, способных к росту, и, следовательно, для такой поверхности кристалла не всегда требуется значительное пересыщение, необходимое для образования новых зародышей. [c.337]

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]

В том случае, если на поверхности имеются винтовые дислокации, построение кристаллической решетки может происходить путем спирально передвигающегося роста грани кристалла (рис. 3-2). [c.240]

Картина, изображенная на рис. 14, показывает, что в принципе не существует барьера для продолжения складывания молекул вдоль границ доменов, поэтому кристаллы могут расти очень просто, путем повторяющейся конденсации молекул с образованием монослоев, которые спирально развиваются по периферии кристаллов. Это, конечно, идеальный случай, и легко видеть, что даже у кристаллов, ограниченных гранями (ПО), молекулы могут в какой-то степени складываться также в плоскостях (100). Действительно, нет оснований считать, что молекулы не могут складываться в данном индивидуальном кристалле самыми разными способами. Поэтому такой кристалл должен иметь субструктуру доменов складывания, а границы доменов должны быть уже, чем у больших доменов, которые были отождествлены выше с секторами, образуемыми в идеальном случае, представленном на рис. 14. Так как в кристалле данной внешней формы возможны многие способы складывания молекул, то, по-видимому, складывание на молекулярном уровне является беспорядочным, и можно предполагать, что неупорядоченность будет возрастать при более высоких скоростях роста. Однако обнаружить на электронном микроскопе границы доменов складывания не легко, если только они не вырисовываются под влиянием неупорядоченности. Различные способы складывания почти не будут влиять на характер дифракционной картины, потому что последняя зависит в основном от порядка расположения молекул в объеме кристаллов. [c.438]

Развитие спиральной ступени на поверхности кристалла в результате роста. Грань кристалла параллельна плоскости бумаги. Ступень на поверхности АВ первоначально прямая. [c.124]

В разделе VI.19 были изложены три главных требования к удовлетворительной теории роста кристаллов. Мы уже видели, что теория спирального роста Бартона, Кабреры и Франка способна объяснить высокие значения коэффициента а и закон роста высшего порядка. Вопрос в том, насколько эта теория удовлетворяет росту кристалла плоскими гранями, требует дальнейшего обсуждения. [c.185]

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]

Рис. 64. Спиральный рост грани кристалла с помощью винтовой дислокации а — ступенька на граня б — развитие винтовой дислокации в — сформировавшаяся грань

Рис. 12. Следы спирального роста грани кристалла карборунда. Увеличение в 72 раза

В некоторых случаях частицы примеси, наоборот, захватываются кристаллом, создавая локальные нарушения решетки и изменяя скорость роста кристаллических граней. Эти примеси могут располагаться в кристалле слоями или жилами [1]. Отмечается [1321, что при добавлении к расплаву аспирина мельчайших частичек активированного угля или ликоподия на кристаллах наблюдается появление спиральных образований скорость роста таких кристаллов сильно увеличивается. [c.76]

Тогда линия АВ представляет собой винтовую дислокацию, а в точках А W В возникают ступени, которые распространяются до кромки кристалла. При осаждении металла ступень, расположенная на верхней грани, продвигается направо, что вызывает образование у центра дислокации А новой ступени, перпендикулярной первоначальной, В конечном итоге продолжение роста развивает на поверхности кристалла спирали. Нижние слои распространяются по всей площади, утолщая кристалл, а верхние участвуют в спиралевидном росте. Таким образом, ступени, возникающие при винтовых дислокациях, дают начало неисчезающему спиральному [c.318]

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]

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]

Те макродефекты, о которых было упомянуто в первых главах книги, являются следствием микродефектов их структур. Спираль на грани (0001) кварца (см. рис. 15, стр. 17) несомненно является следствием спиральной дислокации, появившейся во время роста этого кристалла. [c.265]

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]

Винтовая дислокация приводит к образованию ступеньки на грани кристалла. Если рост происходит путем присоединения молекул к краю ступени, легко видеть, что ступенька должна в процессе роста закручиваться в спираль. Спиральные ступени многократно наблюдались на гранях кристаллов, причем высота ступеней составляла от одного до многих межмолекулярных расстояний. Дислокации воздействуют на скорость роста кристаллов. Важно иметь в виду, что поскольку дислокации не могут оканчиваться внутри кристалла, то любая дислокация, пересекающая грань кристалла, будет продолжать выходить на грань до тех пор, пока она не выйдет в процессе роста на боковую поверхность грани. [c.129]

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]

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]

Затруднения при образовании кристаллических зародышей — не единственный фактор, влияющий на скорость кристаллизации, хотя изучен он был раньше других. Быстрый рост кристаллов при пересыщениях, меньших, чем рассчитанные на основании точной теории образования зародышей, заставил искать возможности обходных путей кристаллизации. Действительно, сравнительно недавно было обнаружено, что некоторые минералы имеют спиральную симметрию и что при наличии некоторых нарушений или сдвигов в кристаллической решетке кристаллизация некоторых солей сопровождается спиральными движениями ступени роста. Дж. Бюргере и другие авторы [27—29] теоретически показали, что представления о сдвиговой дислокации в кристаллической решетке объясняют возможность спирального роста граней кристаллов, при котором он может происходить непрерывно, без образования двухмерных зародышей. Непрерывный спиральный рост граней был доказан экспериментально вначале на примере кристаллов карборунда 1[рис. 12) и желтой кровяной соли [30—33]. 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 (рис. 13). Легко понять, что при росте такая ступень не исчезает, дойдя до конца грани, как на пдеальном кристалле, а все время поворачивается, в данном случае против часовой стрелки, образуя на грани все новые слои [34]. [c.29]

Рис. 34. Схема обра.зования и.з винтовой дислокации спиральной ступени роста грани кристалла

Д. Вермильеа [151] обобщил теоретические взгляды на процесс электролитического роста грани кристалла на основе теории дислокаций, количественно рассмотрев различные типичные случаи. При малой поверхностной энергии металла гладкая вначале поверхность должна в ходе электроосаждения металла становиться шероховатой. Если на гладкой поверхности имеются выходы осей винтовых дислокаций и ступени растут по спирали, а средний путь свободного пробега атома на поверхности много больше расстояния между ступенями (между витками спирали), то выделение атома металла может происходить в любой точке новерхности. Адсорбированные атомы при этом должны диффундировать к ступеням роста для вхождения в решетку. Коэффициенты полученной зависимости силы катодного тока от перенапряжения определяются как порядком величины перенапряжения, так и другими факторами (поверхностной энергией, равновесной концентрацией и временем жизни адсорбированного атома на поверхности II пр.) Для металлов с относительно высоким перенапряжением теория дислокаций дает ту же известную из опыта экспоненциальную зависимость тока от потенциала (формулу Тафеля), что и теория замедленного разряда, так как плотность дислокаций является функцией потенциала электрода [151, 152]. Теория предсказывает и возникновение неустойчивого состояния в начале электроосажде-шгя. Это состояние связано с превращением линейных дислокаций в спиральные и должно проявляться в повьшген-ном перенапряжении в первый момент электроосаждения [c.82]

С другой стороны, изучение явлений криста,ллизации, не сопровож-даюпщхся переносом электрических зарядов, обнаружило новые особенности этих нроцессов, до последнего времени но учтенные в теории к])и-сталлизации. Особенный интерес имеют иредставления о спиральном росте кристаллов. Г. Г. Лемлейн [3] внервые показал, что в ряде случаев на грани кристалла обнаруживается картина спирально расположенных слоев. Позднее обнаружилось, что нри кристаллизации из растворов рост грани кристалла происходит быстрее, чем это предусматривается теорией [c.223]

Положения, развиваемые К. М. Горбуновой и П. Д. Данковым, отражают результаты микрофотопрафических исследований, представляющих процесс роста кристаллов посредством послойного образования двухмерных зародышей. Подробные исследования роста кристаллов были предприняты Р. Каишевым на примере серебра. Наблюдения показали, что кубические грани серебряных монокристаллов чаще всего растут спиральными фронтами. Условия роста спиралей можно менять, изменяя силу поляризующего тока. Было показано, что хотя истинная плотность тока остается практически постоянной при различных перенапряжениях, кажущаяся плотность тока возрастает с ростом перенапряжения за счет возрастания числа витков спирали. [c.366]

НОГО раствора при 75—80°. Структурные исследования показали, что оси решетки а и 6 лежат соответственно вдоль длинной и короткой диагоналей кристаллов. Молекулы, расположенные параллельно оси с, перпендикулярны граням кристалла, и, следовательно, если иметь в виду высокий молекулярный вес полимера, они должны быть сложены. При более быстрой кристаллизации развиваются дендритные формы, при этом вначале грани (ПО) принимают форму зубьев пилы, а в конце концов форму агрегатов в виде перьев, составленных из множества отдельных чешуек [33], как это показано на рис. 10в. В этих условиях может происходить заметное двой-никование, причем плоскостями двойникования являются плоскости (ПО),, (530) и, возможно, (120) [16, 66]. При еще больших скоростях кристаллизации образуются агрегаты кристаллов в виде сферолитов. Как и в случае линейных парафинов, толщина кристаллов увеличивается путем формирования на гранях (001) террас роста, возникающих - в виде спиральных выступов из изолированных винтовых дислокаций или из группы таких дислокаций. Последовательные слои этих террас имеют одинаковую толщину. Они связаны друг с другом слабо, и каждая молекула должна поэтому укладываться в пределах одного слоя, перегибаясь туда и обратно [86[. [c.431]

Вследствие сильно выраженной склонности к переохлаждению серый селен выделяется из расплава только крошечными кристаллами. Однако сублимацией при пониженном давлении можно получить иглы длиной в несколько сантиметров (Straumanis, 1940). Эти иглы имеют хорошо выраженные грани призм, однако на их концах в большинстве случаев вообще нельзя найти правильных поверхностей. Очевидно, это вызвано тем, что отдельные (спиральные) цепи, из которых построен серый селен, растут в направлении оси с довольно независимо. Слабые связи, которые имеются между ними, недостаточны, чтобы определить рост этих цепей так, чтобы могли образовываться плоские поверхности (de Воег, 1943). [c.798]

Грани реального кристалла никогда не представляют собой идеальных плоских поверхностей. Нередко они бывают покрыты ямками или. бугорками роста, в некоторых случаях грани представляют собой кривые поверхности, например у кристаллов алмаза. Иногда замечаются, на гранях плоские участки, положение которых слегка отклонено от плоскости самой грани, на которой они развиваются. Эти участки называют в кристаллогра фии вицинальными гра нями, или просто вицина-лями. Вицинали могут занимать большую часть площади нормальной грани, а иногда даже полностью заменить последнюю. Часто на гранях наблюдаются ступеньки, иногда имеющие спиральную форму (рис. 15). Таким образом, можно говорить о скульптуре граней, являюш(ейся пред- [c.18]

В связи с наличием столь большого количества различных форм а-Si при совсем простом составе были проведены очень детальные исследования структур роста его кристаллов [197]. Для этой цели, в частности, на грани монокристаллов карборунда наносился очень тонкий слой серебра, позволяющий при косом освещении наблюдать под микроскопом тонкую структуру граней. Оказалось [180], что базальные плоскости кристаллов a-Si обладают левой или правой спиральной структурой. Первый тип — тригирные вицинальные спирали по (0001) с индицированием в классе g. Второй тип имеет гексагирную спираль с индексом g. На призматических и пирамидальных гранях вицннали не были найдены. [c.73]

Расчеты молекулярно-кинетической теории проведены для совершенного кристалла с идеально плоскими гранями. На поверхности реального кристалла всегда имеются нарушения, дефекты, несовершенства, грань никогда не бывает идеально плоской. Присоединение частицы к месту локального нарушения структуры энергетически наиболее выгодно. Самым вероятным оказывается присоединение частицы к выходу винтовой дислокации. Выход винтовой дислокации на поверхность кристалла представляет собой ступеньку, к которой легко может присоединиться новая частица. Присоединение частицы не восполняет и не залечивает ступеньку. Рост происходит путем спиральнослоистого нарастания грани, так что каждый новый повторяемый шаг продолжает спирально-винтовую лестницу, увеличивая число оборотов спирали. Рост кристалла осуществляется путем присоединения отдельных частиц к постепенно продвигающемуся выходу спирали (рис. 322,6), поэтому для роста не требуется образования двумерного зародыша. Расчет показывает, что слоисто-спиральный рост, осуществляеми с помощью винтовых дислокаций, можс происходить из паров или растворов при сколь угодно малых пересыщениях. Спирали с высотой ступенек порядка [c.360]

IV. И. Слоисто-спиральный рост. Франк [Frank, 1949 ] предположил, что если винтовая дислокация выходит на поверхность растущего кристалла, то ступень на поверхности, которая показана прямой линией АВ на рис. IV.3, будет закручиваться в спираль по мере роста. Это можно понять из рис. IV.5. В дальнейшем рассуждении мы будем полагать, что рост кристалла всегда происходит путем присоединения новых молекул к местам решетки, примыкающим к ступени, в соответствии с теорией, изложенной в разделах VI.1 — VI.3 и VI.44. Дислокация выходит на грань в точке Л, аАВ — результирующая ступень на поверхности, изображенная первоначально [c.124]

IV. 12. Предположение Франка вскоре было подтверждено открытием спиралей роста на гранях многих природных и искусственных кристаллов. В некоторых случаях ступени спиралей имели единичную высоту (вектор Бюргерса равен 1), в других она равнялась нескольким параметрам элементарной ячейки. Потребовалось применение специальных методов, чтобы сделать видимыми ступени единичной высоты. С другой стороны, укрупненные ступени могут иметь настолько большую высоту, что становятся видимыми в обычный оптический микроскоп. В работе Доусона [Dawson, 19521 приведена электронномикроскопическая фотография кристалла к-гек-тана, у которого спиральная ступень имеет мономолекулярную высоту. [c.125]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология