ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Рост совокупности кристаллов из "Дефекты покрытий " В настоящее время принято выделять три стадии роста совокупности кристаллов зарождениям коалесценции и роста. Ограничимся случаем, когда совокупность кристаллов возникает на некой материальной поверхности. Стадия зарождения характерна тем, что на этой поверхности образуются скоплеьшя атомов, расстояния между которыми близки к расстояниям между атомами в кристаллах. Когда эти скопления малы, они не являются устойчивыми образованиями. Всегда существует вероятность, что такое скопление распадается, а атомы либо войдут в состав другого скопления — зародыша, либо на их основе возникнет новое скопление. Нельзя было бы вырастить кристалл, если бы скопление атомов, достигшее определенного размера, не становилось устойчивым. Такое скопление атомов является устойчивым зародышем, который способен к дальнейшему росту. В связи с этим принято характеризовать зародыши критическим размером. Если размер зародыша меньше критического, то он неустойчив и дальнейший его рост маловероятен если - больше, то он устойчив и может развиваться. [c.16] При образовании зародышей на поверхности подложки они могут стать устойчивыми и при размерах, меньших критических, из-за влияния подложки. Это связано с тем, что атомы скопления (зародыша), повторяя расположение атомов на поверхности подложки, оказываются в более устойчивом состоянии. Здесь справедлива полная аналогия с совокупностью шаров на слегка наклонной плоскости. Какое бы ни было их начальное расположение, оно все время будет разрушаться в результате стремления отдельных шаров переместиться по плоскости к ее опущенному краю (в положение с наименьшей потенциальной энергией). Совсем другая картина будет наблюдаться, если на плоскости имеются лунки. Исходная конфигурация шаров будет сохраняться уже и при достаточно больших наклонах плоскости. [c.16] Аналогично, влияние подложки, кроме стабилизации скоплений атомов, приводит и к,наследованию их расположения. В результате решетка зародыша ориеншруется в пространстве так же, как и решетка подложки. Ориентирующее действие подложки захватывает большинство зародышей. Чтобы подчеркнуть этот факт, принято говорить, что возникла текстура зарождения. [c.16] Стадия зарождения продолжается до тех пор, пока зародыши не достигли таких размеров, что они начинают взаимодействовать при этом не обязательно, чтобы они пришли в механический контакт друг с другом. Взаимодействие сводится в конечном счете к слиянию зародышей, причем более кр)ошые поглощают более мелкие. В результате освобождается часть поверхности подложки на ней образуются новые зародыши, которые, в свою очередь, поглощают более мелкие зародыши или сами становятся жертвами более крупных. Процесс поглощения (слияния) зародышей называют коалесценцией. Стадия коалесценции заканчивается, когда поверхность подложки покрыта сплошным слоем осаждаемого материала. Ориентировка кристаллической решетки осадка при коалесценции может сохраниться, однако иногда наблюдается и ее изменение. В этом случае говорят, что возникла текстура коалесценции. [c.17] Завершающей стадией является стадия роста. На этой стадии происходит формирование всех макроскопических свойств создаваемой совокупности кристаллов. Ориентировка решетки осадка на стадии роста может сохраниться, но может и измениться. В последнем случае говорят, что возникла текстура роста. [c.17] Следует заметить, что стадия коалесценщи в экспериментальном плане регистрируется не всегда. Стадия же роста может быть обнаружена практически всегда. Ниже будет рассматриваться преимущественно стадия роста, так как она наиболее важна при обсуждении макроскопических свойств совокупностей кристаллов. [c.17] На стадии роста происходит формирование всех структурных особенностей покрытий как совокупности кристаллов. Одной из часто наблюдаемых структурных особенностей является столбчатая форма зерен в покрытиях, что связывается с механизмом роста кристаллов в покрытиях. Однако представления о форме зерен из феноменологического рассмотрения не следуют они могут быть получены из кинетических закономерностей роста. [c.17] Рассмотрим рост кристаллов в начале стадии. Будем предполагать, что подложка изотропна и не оказывает влияния на рост кристаллов. Кристаллы к этому моменту времени имеют форму дисков размером 2R, основания которых располагаются на подложке расстояния между ними больше, чем их размеры Рост кристаллов происходит в результате поверхностной диффузии. Это сильное допущение, поэтому ниже будет показано, в течение какого времени оно может быть справедшво. [c.17] Из этого соотношения следует, что материалы с малой подвижностью атомов (это эквивалентно низкой температуре) образуют мелкозернистые покрытия при условии, что скорость образования зародьпией достаточно велика. [c.17] Если h b /t,TO R = —-—г—А кристалл имеет форму кругового конуса. [c.18] При больших hut кристаллы независимо от вида зависимости h = h(t) будут иметь форму цилиндра. [c.18] Несмотря на грубые приближения и допущения, аналитические выражения для формы раступщх кристаллов близки к экспериментально наблюдаемым. [c.18] Вернуться к основной статье