Образующийся зародыш

Cтраница 2

Поскольку потенциальное поле над поверхностью подложки отражает ее симметрию, то металлические атомы располагаются закономерно, и образующиеся зародыши имеют определенную ориентацию. [16]

События, развертывающиеся в описываемом кристаллизаторе, довольно типичны для всех случаев протекания химических реакций в подвижной, маловязкой среде, в которой образующиеся зародыши не закреплены. Успех борьбы с подвижностью зародышей и с образованием концентрационных потоков в значительной степени определяет успех в получении монокристаллов этим методом. [17]

Однако эти рассуждения, как и теория Гиббса, предполагают, что несмотря на большую величину системы равновесие в ней устанавливается практически мгновенно, так что вся система взаимодействует с образующимся зародышем. [18]

Процесс кристаллизации в таких случаях происходит независимо от ориентирующих сил решетки старой фазы. Образующиеся зародыши нового вещества принимают при этом совершенно случайную ориентацию по отношению к исходной кристаллической поверхности. [19]

Если образование капель происходит на ядрах конденсации, то процесс называют гетерогенной конденсацией. Если образование капель происходит в результате конденсации пара на самопроизвольно образующихся зародышах - гомогенной конденсацией. [20]

Из рассмотрения экспериментальных данных следует, что при введении в раствор примесей неорганических соединений, имеющих общий анион с кристаллизующейся солью, возможно как увеличение, так и уменьшение величины индукционных периодов. Первое, очевидно, связано с хемосорбцией катиона примеси на образующихся зародышах твердой фазы либо с каталитическим действием, приводящим к торможению процесса образования зародышей. Второе предположение вполне вероятно, если исходить из представлений, основанных на кинетике химических реакций, разобранных в § 4 главы I. Уменьшение же периодов индукции при введении добавок объясняется уменьшением растворимости азотнокислого бария, приводящим к увеличению исходного пересыщения раствора, поскольку 6, остается без изменений. [21]

В тех случаях, когда образование капель происходит в результате конденсации пара на ядрах конденсации или на газовых ионах, процесс называют гетерогенной конденсацией. Если же образование капель происходит в результате конденсации пара на самопроизвольно образующихся зародышах, процесс называют гомогенной ( спонтанной) конденсацией пара. [22]

Отмеченные явления вызваны пересыщением, связанным с образованием новой фазы, и различием состояний вещества в зародыше новой фазы, имеющем очень малые размеры, и в большом объеме этой фазы. Это различие, как впервые показал Гиббс, обусловлено влиянием поверхностного натяжения и кривизны поверхности образующегося зародыша новой фазы. Величина поверхностного натяжения определяется молекулярными свойствами вещества, а кривизна поверхности зародыша новой фазы - условиями его образования. Термодинамический анализ позволяет количественно учесть роль этих факторов и показывает, что явления пересыщения, приводящие к установлению метастабильного равновесия, обусловлены самой природой процессов фазовых переходов. Не входя в обсуждение этих вопросов, весьма подробно рассмотренных в работе А. И. Русанова [12], отметим, что с пересыщением необходимо считаться при экспериментальном определении критических констант. Это же относится к определению условий любых фазовых переходов. Широко известны, например, явления переохлаждения расплава при определении температуры кристаллизации. [23]

При выращивании кристаллов из растворов в расплавах солей используют высокую растворимость кристаллов тугоплавких соединений в неорганических солях при температурах, превышающих температуру плавления последних. Обычно поступают следующим образом: компоненты растворяют при температуре, несколько превышающей температуру насыщения, а затем медленно охлаждают. Рост происходит на спонтанно образующихся зародышах. Так как затвердевший расплав представляет собой механическую смесь синтезируемых кристаллов и растворителя, приходится отделять эти вещества друг от друга. Чаще всего это достигается обработкой затвердевшей массы реагентом, не действующим на кристаллы, и в то же время переводящим сопутствующую фазу или фазы в растворенное состояние. В качестве таких растворителей часто используют сильные неорганические кислоты. Альтернативный вариант разделения выращенных кристаллов и растворителя заключается в создании таких условий, при которых растворитель изотермически испаряют. [24]

Мы рассмотрели случай конденсации пара в объеме газа, пред-элагая, что этот процесс происходит на уже имеющихся центрах, шими являются капельки жидкости. В этом случае пар конденсируется i самопроизвольно образующихся зародышах. Такой процесс состоит i следующих стадий: образования пересыщенного пара; образова-ш зародышей; конденсации пара на поверхности зародышей и их) ст до размеров капель тумана. [25]

Из анализа уравнения ( 26) следует, что скорость образования зародышей должна резко возрастать с повышением температуры. Это объясняется следующими причинами. Во-первых, можно предположить, что повышение температуры увеличивает скорость образования зародышей не только вследствие уменьшения их критического размера, но также, по-видимому, и в результате уменьшения гидратации ионов, что облегчает их объединение в зародыше. Во-вторых, с повышением температуры снижается поверхностное натяжение между раствором и образующимся зародышем и, как следствие, уменьшается и работа, необходимая для его образования. [26]

Следует иметь в виду, что в зоне контакта горячего, почти насыщенного питающего раствора с гораздо более холодным, слабо пересыщенным маточным раствором температура питающего раствора резко понижается и если граница метастабиль-ного состояния раствора расположена вблизи кривой растворимости, то при смешении может произойти самопроизвольное образование зародышей. Поэтому соотношение питающего и циркулирующего маточного растворов тщательно контролируется. При расчете кристаллизатора учитывается, что смешение обоих растворов должно быть полным и происходить мгновенно. Соотношение между двумя потоками регулируется таким образом, чтобы раствор после смешения при конечной температуре был либо ненасыщенным ( тогда в нем растворяются все вновь образующиеся зародыши), либо насыщенным, либо слабо пересыщенным, но находился при этом в области устойчивого метастабильного состояния. [27]

Изменение скорости зарождения арсенида галлия при гомоэпитаксии на поверхности ( 111 В при различных пересыщениях в зависимости от угла разориенти-ровки зародыша и подложки. [28]

Пуассона; Ь - вектор Бюргерса решетки; Эшах-разори-ентация, соответствующая максимальной поверхностной энергии границы. В то же время, как и при больших пересыщениях ( АГ100), количество неориентированных по подложке зародышей становится меньше ориентированных всего лишь в несколько раз, и пленка превращается в поликристаллическую. Наблюдаемая разориентация первичных зародышей и ориентация лишь на более поздних стадиях коалесцен-ции зародышей отражает лишь большую неравновесность первичной структуры. Как было показано Метьюсом [14], при больших несоответствиях кристаллических решеток веществ пленки и подложки отклонения зародышей относительно подложки могут быть термодинамически целесообразными, та к как приводят к уменьшению свободной энергии системы и плотности дислокаций несоответствия в переходной области. При гомоэпитаксии эти причины раз ориентировки отсутствуют. В соответствии с условием минимума свободной энергии границы раздела зародыш - подложка могут реализоваться в несколько ( в том числе метастабильных) ориентации сопряжения, например ( 100), ( 111) и ( 110) на ( 100), но в процессе роста пленки выживает только более стабильная ориентация. Кроме того, на участках поверхности нарушенной ориентации, деформированной точечными дефектами, или дислокациями, эпитаксиальный зародыш должен наследовать локальную ориентацию, разориентируясь по отношению к кристаллу-подложке. Так как подложка монокристаллична, то заметная разорнентация участков поверхности может быть вызвана точечными дефектами, размеры этих участков могут быть порядка межатомных расстояний. Образующийся зародыш, вероятно, преодолевает эти дефектные участки на стадии кластера докритического размера. Поскольку вклад границы с разориентированной областью составляет малую долю общей поверхностной энергии, стабильный зародыш принимает общую ориентацию подложки. При близких размерах зародышей и разориенти-рованных участков поверхности правильная ориентация достигается на стадии последующего роста зародыша [30], однако и здесь действует принцип локальной ориентированной эпитаксии на каждом дефектном участке. [29]

Страницы: 1 2