Рост кристалла двумерный

Кристалл, не содержащий дислокаций, растет путем присоединения зародыша к ступеньке, так как чем больше соседних атомов, тем лучше зародыш присоединяется к кристаллу. Наконец, слой полностью достраивается. Для образования на гладкой поверхности кристалла нового атомного слоя требуется возникновение двумерного зародыша, что является самым узким звеном роста совершенного кристалла и требует больших пересыщений (переохлаждений). Это звено отсутствует, если растет кристалл, содержащий винтовую дислокацию. Присоединение атомов к ступеньке на его поверхности приводит к вращению ступеньки. Поскольку атомы откладываются на винтовую поверхность, то ступенька все время продолжает существовать, облегчая тем самым присоединение атомов к кристаллу, т. е. облегчая рост кристалла. [c.103]

Рост двумерного зародыша путем поступления атомов из переохлажденной жидкости. После образования на плоской грани двумерного зародыша дальнейший рост нового слоя протекает сравнительно легко, так как появляются участки, удобные для закрепления атомов, переходящих из жидкости. Атом в положении 1 (рис. 23, а) закреплен слабо, он легко перемещается по поверхности и может вновь оторваться. Атом же, поступивший в положение 2, имея три связи, закреплен надежно. Когда возникший двумерный слой атомов покроет всю грань, для образования последующего такого же слоя необходим новый двумерный зародыш критического размера, образующийся по указанному выше механизму. Следовательно, скорость роста кристаллов определяется вероятностью образования двумерного зародыша. [c.29]

Может ли происходить рост кристаллов без образования двумерного зародыша [c.37]

Рост кристалла по незавершенным граням при наличии дефектов энергетически более выгоден, так как адсорбируемые атомы вступают сразу в связь не с одним, а с двумя и более атомами. Такой рост, следовательно, может протекать при меньших степенях пересыщения в случае совершенной поверхности растущего кристалла. Однако такой рост не может продолжаться бесконечно, так как поверхность становится гладкой и в дальнейшем кристалл должен расти путем отложения двумерных зародышей на этой поверхности. [c.182]

В. Т. Борисов с сотрудниками исследовали влияние переохлаждения перед фронтом кристаллизации эвтектических сплавов на скорость роста кристаллов. Значительные переохлаждения (- 12°С) на фронте кристаллизации наблюдаются в сплаве Sn—Bi. В сплаве Sn—Zn переохлаждение в два—три раза меньше. Скорость роста кристаллов в обоих сплавах увеличивается с повышением степени переохлаждения на фронте кристаллизации. Анализируя полученные результаты, авторы считают, что в исследуемых сплавах осуществляется нормальный механизм роста, связанный с большой плотностью точек роста на грани растущего кристалла. В. Т. Борисов [73, с. 30—38] рассматривает нормальный механизм роста, скорость которого определяется флуктуационной частью плотности точек роста, характеризующей интенсивность обмена атомами между сосуществующими фазами. Плотность точек роста характеризуется вероятностью возникновения за счет флуктуаций локального разрыхления грани кристалла, стимулирующего переход атомов из жидкого в твердое состояние. В работе [70, с. 26—33] В. Т. Борисов предложил модифицированную формулу скорости роста, в которую ввел координационное число для жидкости. При этом он утверждает, что предложенная формула позволяет количественно описать нормальный механизм роста металлических кристаллов, поскольку они имеют малую вязкость и небольшую теплоту плавления. Вещества с высокой вязкостью типа салола кристаллизуются по механизму образования двумерных зародышей на грани растущего кристалла. [c.63]

В. И. Данилов и В. Ю. Малкин еще ранее установили, что при малых переохлаждениях рост кристаллов салола осуществляется по механизму образования двумерных зародышей. Авторы рассчитали скорость роста по формуле Фольмера, в которой учитывается энергия [c.63]

Рост кристаллов по механизму образования двумерных зародышей [72] может осуществляться при достаточно быстром переносе вещества в виде моноатомного пара в изломы критического зародыша. [c.64]

Постепенно усложняя рассмотрение электродных процессов, авторы переходят к рассмотрению особенностей разряда простых и комплексных ионов, к совместному разряду ионов водорода и металла и влиянию выделяющегося водорода на осаждение металлов, к электроосаждению сплавов в результате совместного разряда нескольких ионов, к электроосаждению блестящих металлов и сплавов. При изложении процессов электрокристаллизации наряду с послойным ростом образовавшихся двумерных зародышей рассматривается спиральный рост, обусловленный дефектами кристаллической решетки, при которых ступень роста имеется лишь на части грани. При росте такая ступень не исчезает, дойдя до конца грани, как на идеальном кристалле, а все время поворачивается, образуя на грани новые слои. [c.5]

Рост кристалла значительно облегчается тем, что грани его не представляют идеально ровных плоскостей. На гранях растущего кристалла всегда имеются различные дефекты поверхности в виде ступенек и выступов, на которых легко удерживаются новые атомы, поступающие из л идкости. В этом случае рост кристалла может протекать даже без образования двумерного зародыша. [c.34]

Скорость роста кристаллов определяется вероятностью образования двумерного зародыша. Чем больше степень переохлаждения, тем меньше размер критического зародыша, и тем легче он образуется. [c.28]

Рис. 23. Схема роста грани кристалла при образовании двумерного зародыша (а) и вокруг винтовой дислокации (б)

В растущем кристалле всегда имеются дислокации. В месте выхода на поверхность винтовой дислокации имеется ступенька, к которой легко присоединяются атомы, поступающие из жидкости (рис. 23, б). Винтовые дислокации ведут к образованию на поверхности кристалла спирален роста высотой от одного до нескольких тысяч атомов. Спиральный рост экспериментально обнаружен при изучении роста монокристаллов магния, кадмия, серебра и других металлов. В этом случае образование двумерного зародыша не требуется. [c.30]

Кристалл растет последовательными слоями путем образования на его поверхности двумерных зародышей критического размера. Существенную роль при росте играют дефекты структуры. Если даже кристалл обладает совершенной структурой, поверхность его может быть несовершенной и состоять из ступенчатых террас — каждая ступень образуется слоем атомов или молекул. Наблюдения действительно показывают, что плоскости реальных кристаллов часто имеют ступенчатое строение, что подтверждает механизм роста за счет образования двумерных зародышей. [c.180]

Поверхностные дефекты (ступени роста, двумерные зародыши) наблюдаются даже в нитевидных кристаллах (см. гл. VIU). [c.181]

По величине AFg можно определить степень шероховатости грани растущего кристалла. Как показано, уменьшение разности энтропий кристалла и расплава приводит к увеличению степени шероховатости, а увеличение этой разности — к возникновению гладкой поверхности, где рост осуществляется по механизму образования двумерных зародышей. В металлах значения энтропии плавления мало, поэтому фронт кристаллизации должен иметь шероховатую поверхность. В органических веществах типа салола энтропия плавления велика и поверхность грани растущего кристалла должна быть гладкой. [c.62]

Возникающие на дислокационных холмиках или двумерных зародышах элементарные слои роста при продвижении вдоль грани консолидируются в многоатомные. Это является результатом различия скорости тангенциального роста тонких и толстых слоев кристалла. При продвижении небольшой ступеньки выделяется меньше теплоты кристаллизации и меньше накапливается примесей, чем около крупных ступенек. Большая скорость роста тонкого слоя объясняется и тем, что для его перемещения нужно меньше атомов, адсорбированных на плато перед ступенькой и поступающих к ней путем поверхностной миграции. Все это приводит к тому, что мелкие ступеньки растут быстрее и, догоняя более крупные, группируются в уступы многоатомной толщины, легко выявляемые под микроскопом. На поверхности цементита, извлекаемого из раковин, виден ступенчатый рельеф, аналогичный наблюдаемому на поверхности декантированных монокристаллов. Это сходство объясняется ступенчатым понижением уровня жидкости в усадочной раковине, приводящим к естественному декантированию. [c.70]

Термическое окисление продолжает оставаться важным технологическим этапом изготовления приборов. Для того чтобы точно предсказывать структуру приборов по мере уменьшения их размеров, необходимо модифицировать существующие модели процессов первого приближения. Это относится как к одномерным эффектам, таким, как влияние ориентации кристалла, многокомпонентного состава среды, высокого уровня легирования подложки, высокого давления среды и т. п., так и к двумерным эффектам, что, возможно, еще более важно. В моделях процесса окисления, основанных на концепции точечных дефектов, подразумевается, что механизмы генерации Siy и Si представляют собой сугубо нелокальные явления. Следует ожидать, что генерация и поглощение точечных дефектов в локализованных областях при изготовлении ИС изменят параметры процесса в соседних областях. Значительное число экспериментов подтверждает это. Как известно, окисление влияет на коэффициенты диффузии и рост ИОДУ в областях, которые могут находиться на расстоянии десятков микрометров от окисляемой поверхности. Возможно, что аналогичное влияние оказывается и на плотности зарядов и другие параметры. Изготовление надежных и воспроизводимых СБИС возможно только на основе разработки обобщенных физических моделей, объясняющих рассмотренные эффекты. [c.74]

Основное отличие точечных дефектов от линейных, двумерных и объемных дефектов состоит в том, что они могут существовать в кристалле как в термодинамически равновесном, так и в метастабильном состояниях при конечной температуре. Линейные, двумерные и объемные дефекты являются метастабильными образованиями, возникающими при росте, механической деформации или при термической обработке кристалла. Таким образом, теоретически можно получить кристалл, содержащий только точечные дефекты. [c.88]

При значительных и заметно анизотропных термических напряжениях дислокации располагаются в плоскостях скольжения и группируются в малоугловые границы. Большое влияние на возникновение МУГ оказывает форма фронта кристаллизации, которая определяется осевыми и радиальными температурными градиентами при выращивании. При выпуклом в расплав фронте кристаллизации рост грани кристалла происходит чаще всего в результате разрастания одного двумерного зародыша, возникающего в наиболее холодной центральной части грани. При вогнутом в кристалл или плоском фронте кристаллизации рост грани может происходить от нескольких одновременно разрастающихся двумерных зародышей. Таким образом, источниками малоугловых границ являются все те же термические напряжения в кристалле и одновременный рост нескольких центров новой фазы. В монокристаллах со структурой типа [c.243]

Рост кристалла значительно облегчается тем, что грани его не представляют идеально ровных плоскостей. На гранях растущего кристалла всегда имеются различные дефекты поверхности в виде ступенек и выступов, на которых легко удерживаются новые атомы, поступающие из жидкости. В этом случае рост кристалла может протекать даже без образования двумерного зародыша. В растущем кристалле всегда имеются дислокации. В месте выхода на поверхность винтовой дислокации имеется ступенька, к которой легко присоединяются атомы, поступающие из жидкости (рис. 21, б). Винтовые дислокации ведут к образованию на поверхности кристалла спиралей роста высогой от одного до нескольких тысяч атомов. Спиральный рост экспериментально обнаружен при изучении роста монокристаллов магния, кадмия, серебра и других металлов. [c.34]

Предложенная Б. Я. Любовым [49, с. 5—15] теория нестационарного роста кристаллов (механизм формирования двумерных зародышей) позволяет оценить длительность периода и кинетику нестационарной стадии процесса. При быстром изменении условий, в которых развивается фазовое превращение, в частности в случае кристаллизации при резком охлаждении, учет нестацио-нарности процесса весьма важен. [c.64]

Г. А. Алфинцев, Д. Е. Овсиенко [70, с. 40—53] изучали механизм роста из расплава кристаллов Ga, Bi, Sn в зависимости от переохлаждения на фронте кристаллизации. Установлено, что грани (001) кристалла чистого Ga при Л =0,48°С на фронте кристаллизации не растут. При Д/=0,76°С грань (001) начинает расти со скоростью 1,56-10 м/с. Грань (111) начинает расти только при А >1,10°С. Деформация кристалла Ga путем изгиба или укола растущей грани тонким стеклянным стерженьком приводит к резкому увеличению (примерно в 160 раз) скорости роста граней (001) и (111). Деформированные кристаллы уже растут при Д <0,05°С. Авторы предполагают, что в результате деформации возникают винтовые дислокации в растущем кристалле, в то время как в недеформированном образце рост происходит путем возникновения на грани двумерных зародышей. Скорость роста кристаллов Sn при одинаковых переохлаждениях на границе раздела фаз на несколько порядков больше, чем кристаллов Ga и Bi. [c.67]

В отожженном кристалле дислокации обычно образуют преимущественно трехмерные сетки Франка, реже— двумерные сетки, т. е. малоугловые границы, которые разделяют кристаллографически взаимно разориентирован-ные области блоки мозаики или субзерна [118]. В трехмерных сетках три дислокации всегда встречаются в узлах - т юйных точках. Условием стабильности такой конфигурации является равенство нулю суммы векторов Бюргерса дислокаций, встречающихся в узле. Условием возникновения простых наклонных малоугловых границ и границ кручения (границ субзерен) йвляется избыток дислокаций одного знака, возникающих при деформации, предшествующей отжигу, или при росте кристалла. Простые наклонные малоугловые границы образуются путем скольжения и переползания граничных Дислокаций, а простые малоугловые границы кручения - скольжением двух систем винтовых дислокаций. [c.69]

Слоистость не нарушает характера и направления кристаллизации, так как даже в случае периодического оплавления фронта твердой фазы поверхности нерасплавившихся частей кристаллов служат двумерными зародышами, обеспечивающими рост кристаллов с прежней кристаллографической ориентировкой. [c.17]

Рис. 22. Схема роста кристаллов а —с образованием двумерного зародыша б — при наличии в(И.нтовой дислокации

Процесс роста кристалла на катоде в общем сходен с другими процессами кристаллизации (нз переохлажденного пара или расплава, из пересыщенного раствора и т. д.). Развитие граней кристалла происходит путем периодич. отложения на иих слоев роста . Образование каждого нового слоя связано с пеобходн-мостью формирования двумерного зародыша , крнтич. размеры к-рого, обеспечивающие возможность его дальнейшего развития, связаны с величиной перенапряжения иа электроде, к-рое соответствует переохлаждению или пересыщению в др. видах кристаллизации. Имеющиеся (при не слишком низких температурах) у края уступа зародыша изломы являют- [c.458]

Случай = 0° соответствует полной смачиваемости. В этом случае силы межатомного взаимодействия, структура, состав капли и подложки практически идентичны (рис. 4.23,в). На подложке при этом образуются двумерные зародыши, равновесной формой которых в простейшем случае является монослойный диск (зародыши, образующиеся на плоскости). В этом случае получается максимальный выигрыш в работе образования зародыша. Из выражения (4.27) следует, что А ет = О- Однако на самом деле работа образования зародыша не может стать равной нулю, так как при выводе (4.27) мы пренебрегли работой образования линейного контура зародыша в силу его малости по сравнению с объемной и поверхностной составляющими изменения свободной энергии при гетерогенном фазовом превращении.Образование зародыша в этих условиях фактически представляет собой рост кристалла путем присоединения двумерных зародышей, что также требует затраты энергии, то есть нужно определенное пересыщение пара, хотя и меньшее, чем в случае образования трехмерных зародышей. [c.182]

А)] и толстых [>200 нм (>2000 А)] ленточных усов корунда различна [335]. В тонких пластинках наблюдаются осевые дислокации винтовой, краевой и смешанной ориентации. Для толстых кристаллов характерно наличие сложных переплетений дислокаций либо осевых шнуров из нескольких дислокаций. Наблюдались также бездислокационные ленты корунда. Травлением пластинок сапфира можно выявить дислокации, перпендикулярные или наклонные к плоскости базиса. Как правило, на базисных гранях пластпнок А и Лг, протравленных после выращивания, ямки травления не наблюдаются, что свидетельствует об отсутствии дислокаций, выходящих на эти плоскости. Лишь в редких случаях были выявлены дислокации роста. На рис. 167 представлена фотография дефектной пластинки сапфира на ее поверхности, ближе к краям, имеются многочисленные зародыши двумерной кристаллизации в форме гексагональных пирамид. После травления в центральной части пластины видны группы дислокаций, расположенных вдоль оси роста [1120] и проходящих насквозь через весь кристалл под углом к поверхности базиса. Рассмотрение некоторых работ, посвященных исследованию структуры нитевидных кристаллов, показывает, что она недостаточно изучена. Однако можно сформулировать вывод о том, что усы имеют самую совершенную структуру и поверхность, которую удалось получить искусственным путем усы или совсем не содержат дислокаций, или имеют их очень немного. Является ли это результатом влияния масштаба или следствием специфических условий роста, не ясно. [c.365]

Данная модель была модифицирована в работе Уэйнера и Пира [87] с целью учета зарождения и движения дислокаций в кристаллах при движении трещины. На основании результатов численного моделирования был сделан вывод о том, что характер разрушения при трещинообразовании — хрупкий или вязкий — зависит от параметров закона межатомного взаимодействия. Исчерпывающее компьютерное моделирование двумерной задачи динамического роста трещины в дискретной решетке-было проведено Эшёрстом и Гувером [11] в предположении в том, что элементарные частицы массы взаимодействуют друг с другом согласно упрощенному закону Гука, а также Пэскином с соавторами [75], которые для описания межатомного взаимодействия использовали потенциал Леннард-Джонса. В обеих работах установлено, что максимум скорости движения трещины не превосходит скорости волны Рэлея для данного материала.. [c.123]

В совершенной структуре при движении полностью когерентной поверхности раздела в нормальном к ее поверхности направлении возникают все те проблемы, с которыми приходится иметь дело при росте совершенного кристалла из пара. Предположим, что небольшая часть поверхности раздела продвинулась вперед на расстояние, равное одному периоду решетки. Ступенька на поверхности раздела, окружающая этот выдвинувшийся вперед участок, будет обладать повышенной по сравнению с остальной поверхностью раздела энергией, и возникновение этой энергии препятствует росту. Формально ступеньку можно рассматривать как дислокационную линию особого вида (дислокация превращения или двойникующая дислокация) с вектором Бюргерса,. равным произведению высоты ступеньки на вектор смещения деформации с инвариантной плоскостью при превращении решетки (фиг. 22). Энергия ступеньки соответствует линейному натяжению дислокации, и в отсутствие достаточно высоких напряжений ступенька будет сокращаться, возвращая поверхность раздела к ее исходному положению. Напряжения могут создаваться химической движущей силой или извне приложенными напряжениями при фиксированном эффективном напряжении ступенька будет развиваться только в том случае, если она имеет достаточно малую кривизну. Таким образом, в данном случае существует механизм двумерного зарождения, и, как только площадь уступа достигает размера, за которым может начаться его самопроизвольное развитие, граница раздела продвигается вперед на высоту уступа. Следует отметить, что, хотя ступенька перемещается по плоскости [c.323]

В рамках представлений, развитых в п. 7.3, это означает, что в случае небольших напряжений при прямом мартенситном превращении система сначала разветвляется по горизонтальному дереву Кейли (см. рис. 54), узлы которого отвечают неориентированным мартенситным кристаллам. Их последующая ориентация отражается сужением пучка траекторий за счет срастания ветвей вертикального дерева. Характер зависимостей е(р), приведенных на рис. 58, воспроизводится, если при прямом (обратном) мартенситном превращении разветвление (срастание) ветвей пучка происходит в начале процесса (для малых р — при прямом и больших р — при обратном мартенситном превращении). Рост внешнего напряжения, ориентирующего кристаллы, сужает ширину пучка в обоих направлениях. Наличие эффекта памяти формы означает, что при любых изменениях внешних условий система эволюционирует по пучкам траекторий, стягивающимся к начальной точке двумерного дерева Кейли, отвечающей исходной форме образца (очевидно, такая точка должна лежать вблизи одной из вершин дерева). Обратимость в движении атомов отвечает совпадению пучков траекторий прямого и обратного мартенситного превращения в наиболее широкой области в правом нижнем углу дерева на рис. 54. [c.201]

Изучение морфологии карбидов с помощью элект-ро нномикроскопическо го анализа показало, что На и-большая склонность к МКК после отпуска в опасной зоне температур отвечает такое состояние стали, когда по границам зерен выделяются многочисленные топкие пластинки карбидов дендритной формы, образующие непрерывные цепочки. Быстрый рост дендритов на границах можно рассматривать как рост двумерных кристаллов. Тогда. диффузия происходит в плоскости границ между зернами, а скорость диффузии хрома вдоль границ на несколько порядков выше, чем в объеме зерна. [c.101]

Рассмотрим теперь рост идеально плоской грани кристалла, находящегося в контакте с пересыщенным паром. Когда атом, находящийся в паровой фазе, приближается. к грани кристалла, он будет притягиваться лишь к оправиченному числу атомов, расположенных на. поверхности грани. Атомы могут конденсироваться на грани кристалла путе.м образования и роста двумерных зародышей. [c.81]

По мере движения ступени и излома происходит застройка плоскости кристалла. Для дальнейшего роста необходимо образование двумерного зародыша, для чего требуются уже значительные пересыщения. Время ожидания (вероятность) такой флуктуации будет больше (меньше), чем время (вероятность), необходимое для образования изломов на ступенях. Поэтому согласно теории Косселя-Странского-Фольмера сингулярные грани должны расти прерывистым образом, и для их роста необходимо критическое пересыщение, которое обеспечивало бы образование двумерных зародышей. [c.185]

Слоисто-спиральный механизм роста аналогичен описанному механизму роста соверщенного кристалла со ступенью (только ступенька в нащем случае незарастающая). На ступени, возникающей благодаря винтовой дислокации, имеются изломы вследствие существования тепловых флуктуаций. Адсорбированные атомы диффундируют к ступени, а затем к изломам, где они встраиваются в рещетку кристалла, в результате чего ступень движется. Поскольку один конец ступени зафиксирован в точке выхода дислокации, то ступень может двигаться только путем вращения вокруг этой точки. При определенном пересыщении каждый участок на прямой ступеньке движется с одинаковой линейной скоростью. Поэтому участок ступеньки вблизи линии дислокации имеет более высокую угловую скорость и за одинаковое время должен сделать большее число оборотов, чем далеко отстоящие от линии дислокации участки. По мере увеличения кривизны участка ступени в области выхода дислокации равновесное давление пара над этим участком повышается, местное пересыщение понижается и, следовательно, линейная скорость движения этой части ступени замедляется. Спираль закручивается до тех пор, пока радиус кривизны в центре ее не достигнет значения критического радиуса двумерного зародыша. По достижении стационарного состояния спираль вращается как единое целое вокруг линии дислокации, при этом форма ее приближенно может быть описана уравнением архимедовой спирали. [c.186]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...