Cтраница 2
В дальнейших экспериментах по росту кристаллов из паров автор установил [24], что образование новой плоскости решетки связано с трудностями, вполне аналогичными тем, которые возникают при образовании зародышей. Согласно этим представлениям по завершении роста каждой плоскости решетки происходит задержка до того момента, когда возникнет двумерный зародыш. [16]
Атом в положении / ( рис. 20, а) закреплен слабо, он легко перемещается по поверхности и может вновь оторваться. Атом же, поступивший в положение 2, имея три связи, закрепляется надежно. Когда возникший слой атомов покроет всю грань, для образования последующего слоя необходим новый двумерный зародыш критического размера. Следовательно, скорость роста кристаллов определяется вероятностью образования двумерного зародыша. Чем больше степень переохлаждения, тем меньше величина критического зародыша и тем легче он образуется. [17]
Такой расчет показывает, что образование новой плоской сетки на грани кристалла маловероятно, так как здесь требуется слишком большая энергия. Но если часть новой сетки уже образовалась, дальнейшее присоединение частиц к ней энергетически выгодно, а значит, и более вероятно. Таким образом, для того чтобы грань росла, требуется, чтобы на ней образовался двумерный зародыш роста ( рис. 321 6), к которому затем путем повторяемых шагов присоединяются новые частицы. [18]
Атом в положении 7 ( рис. 22, я) закреплен слабо, он легко перемешается по поверхности и может вновь оторваться. Атом же, поступивший в положение Л 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. Чем больше степень переохлаждения, тем меньше величина ТРОЮ двумерного критического зародыша и чем легче он образуется. [19]
Кристаллохимическая теория предусматривает возможность образования пакетов слоев роста ( состоящих из нескольких этажей двумерных зародышей) как результата наложения эффектов пассивации поверхности и изменения ионной концентрации раствора вблизи фронта роста. Предполагается, что часть поверхности, длительное время находившаяся в контакте с раствором, становит - ся отравленной, и образование на ней нового двумерного зародыша требует добавочной энергии. Напротив, поверхность только что возникшего двумерного зародыша остается свободной от адсорбированных посторонних частиц и на ней может-с меньшими энергетическими затратами возникнуть новый, двумерный зародыш. Толщина такого пакета ограничивается падением концентрации в зоне наслоения двумерных зародышей, который может поэтому продвигаться лишь по поверхности грани, а не в направлении, перпендикулярном к ней. [20]
Следует, однако, отметить, что атомы, прилипающие к ступенькам, не определяют скорость роста / кристалла. Главным критерием этой величины является скорость образования двумерных зародышей. Она определяет и количество ступенек, и их высоту. Если скорость образования двумерных зародышей меньше скорости разрастания монослоя, то поверхность кристалла становится гладкой, потому что, пока образуется следующий двумерный зародыш, первый дорастает до границ кристалла, сохраняя поверхность гладкой. [21]
Интересно, что при использовании этого частного уравнения было получено хорошее совпадение результатов расчетов. Нужно отметить, что это уравнение значительно отличается от наиболее широко применяющегося уравнения Тернбала ( гл. Различие состоит прежде всего в основных предпосылках, положенных в основу вывода этих уравнений. Странски и Кешев постулировали, что кристалл растет послойно и что перед тем, как начинается рост нового слоя атомов или молекул, на поверхности только что сформировавшегося слоя должен образоваться двумерный зародыш. [22]
Принятая модель отличается от прежней [1] тем, что вместо объема в ней фигурирует фронт кристаллизации, поверхность которого разделена на п гомогенных ячеек. Площадь каждой ячейки равна площади, занимаемой двумерным зародышем критического размера. Свойство ячеек и расчет вероятности возникновения зародышей остаются прежними. Флуктуационным путем преодолевается энергетический барьер, равный работе образования критического двумерного зародыша, который может быть присоединен как в нормальном, так и в двойниковом положении. Предполагается, что двумерный зародыш является единственным при формировании каждой плоскости кристалла, когда одному акту двойникова-ния на поверхности выросшего кристалла соответствует выход одной плоскости двойникования. [23]
После образования на плосокой грани двумерного зародыша дальнейший рост нового слоя протекает сравнительно легко, так как появляются участки, удобные для закрепления атомов, переходящих из жидкости. Атом в положении 2 ( рис. 21, а) закреплен слабо, он легко перемещается по поверхности и может вновь оторваться. Атом же, занявший положение 3, 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, который формируется по указанному выше механизму. [24]
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. [25]
Каждый атом одного подслоя связан с тремя атомами второго подслоя. Поэтому для установления связи с соседним двойным слоем остается только одна связь. Присоединение одного атома к такой поверхности увеличивает число свободных поверхностных связей на две единицы. Присоединение других атомов к этому первому невозможно, так как такой дополнительный атом не может иметь одновременно связь с поверхностью. Присоединение к этим двум атомам одного атома второго компонента создает устойчивую конфигурацию. Следующий атом первого компонента может теперь установить связь как с атомом второго компонента, так и с поверхностью; возникает своего рода двумерный зародыш. От этого трехатомного зародыша во все стороны распространяются цепочки, которые растут в результате присоединения единичных атомов. Таким образом, на плоскостях 111 образование новых слоев требует преодоления значительных энергетических барьеров, поэтому скорость роста этих граней наименьшая, стехиометрия плоскостей 111 идеальная. Присоединение атомов к ступеньке ( 100) происходит произвольно, и, следовательно, распространение слоя при этом быстрое. Присоединение же атомов к поверхности 110 требует упорядоченного распространения цепочек, рост в этом случае медленный. [26]