книги из ГПНТБ / Аммер, С. А. Нитевидные кристаллы (получение, механизмы и кинетика роста) учеб. пособие

онных трубках из фарфора,при прочих равных условиях,количест­ во НК я полукриоталлов всегда на порядок больше, чем при исполь­ зовании реактора из корунда.

Полученные зксперииентальнне данные (и прежде всего вы­

деление свободного углерода) позволили предполагать, что в

Подтверждением достоверности этих реакций в зоне кристаллиза­ ции является следующее. В потоке водорода углерод выделяется

- 141 -

редством реакций (15),(55,56) и (60,61). Результаты термодина­ мического анализа и экспериментальные факты хорошо согласуются

о данными работ Ивановой, Плетюикина и других [509,510] .

ния, если принять во внимание реакции (15) и (63-65), продук­

мощью гавов аргона и водорода. Воспроизводимый рост наблюдал-

Карбид гафния в форме ограненных кристаллов, игл и ден-

дритов был получен [51**] при химическом взаимодействии газовой фазы И^01ц и толуола в среде водорода с добавками хлоридов некоторых металлов ( Ag , W , Н^. ) . На стенках индукционно-

нагреваемой графитовой трубки в зонах с температурой 1500°С

росли мелкие кристаллики, 1550-1650°С - игольчатые кристаллы.

Применение в качества газа-носителя гелия и аргона вызывает образование усов.

3)сублимация нитрида алюминия при высоких температурах

ватмосфере азота [161,522,523] :

род, источником которого обычно служат графитовые нагреватели печи и лодочки. Портной и др. [519] отмечают, что в изотерми­ ческих условиях рост НК начинается при температуре не ниже

1750°С. С повышением температуры наблюдается резкое возрастание выхода и улучшение качества поверхности НК. Зто связывается с уменьшением пересыщения в газовой фазе. Изменение давления азота в пределах 0,1-1 атм не влияло на протекание процесса.

145 -

При создании в печи температурного градиента усы можно выра­

щивать и при более низких температурах, чем 1750°С.

Рост НК при температуре 1950°С занимает IO-I5 вин. Крис­

таллы достигали длины 5-10 мм, хотя в отдельных случаях наблю­ дались иглы длиной до 30 мы. Диаметр мог изменяться от долей

микрона до 50 мкы.

Термодинамический анализ [518,519] процессов, протекающих

в системе при восстановлении, показал, что во всем исследуемом интервале температур упругость пара алюминия более, чем на

6 порядков, превышает упругость паров нитрида. Это означает,

что в изотермических условиях окись алюминия ыодет восстанав­ ливаться до алюминия, конденсирующегося в виде капель на подлож­ ке.

Капли играют роль центров кристаллизации. В зависимости

от размеров капля может дать начало для роста одного НК или

же закристаллизоваться в поликристаллическую основу пучка усов.

Роль капель алюминия в росте НК нитрида алюминия была предме­ том специального исследования в работе [518] .

Бережкова [52l] допускает, что рост НК Л1Ы происходит

не только с вершины за счет осаждения из газовой фазы, но и о основания - непосредственно из расплава исходного материала.

Авторы [518,521] сходятся на том, что присутствие осевой вин­ товой дислокации не является необходимым условием кристаллиза­ ции вещества в форме нитей, хотя и возможным. Рост НК происхо­ дит в соответствии о обычными механизмами роста кристаллов при

- 146

Метод выращивания НК при аэотации металлического алюминия требует более низких температур, на 600-800°0 ниже точки плав­ ления нитрида (2400°0). Отмечается [521] , что НК вырастают

только при добавлении кремния к исходному алюминиевому порош­

ку. При температуре выше 1800°С НК сплошь покрывали закристал­ лизовавшийся расплав.

Получение НК методом сублимации нитрида алюминия подроб­

ся. При минимальном пересыщении и температурах 1500°С образу­

ются НК, в то время как при 1800-2000°С преобладают гексагональ­

точника технической чистоты НК растут довольно хорошо, очист­

ка его исключает рост; последующее преднамеренное введение примесей вновь вызывает бурный рост НК. На вервииах НК при втои обнаруживаются глобулы, содержащие,по данный рентгеновско­

го анализа,железо. На втои основании предполагается действие ПХТ-механнзыа роста. Кристаллы прозрачны, бесцветны или ниест

бледно-голубую оираоху. ориентация их нонет быть <0001> (иглы),

вместе потоком аргона. В качестве подложки для роста попользу­ ется графит, но, как отмечается Грибковым [531] , иаилучшне

при 1340°0 и 25# азота обнаружены главным образом НК Но при 75# азота и температуре 1500°0 растут уже только усы

карбида кремния.

НК с*.- S i могли иметь ориентацию <1212У , <2421^<1013>

и др. Все они при электронномикроскопических исследованиях выявляли признаки наличия осевых винтовых дислокаций, многие обнаруживали ооевые пары, а в усах <1212)> было обнаружено зак­ ручивание решетки. Это дало основание авторам [531] считать возможным сочетание действия ПИ-механизма кристаллизации и механизма роста по винтовой дислокации.

Нитрид титана кристаллизуется ввиде пучков ограненных нитей длиной 0 ,7 -1 ,5 мм, диаметром 2,5-70 мкы при осаждении из

we -

газовой снеси тетрахлорида титана, азота и водорода на воль­ фрамовую проволоку, нагретую до 1300°0 [234] :

нулдитовые или корундовые трубы путей саботирования через

раоплав ооли азота. Температура зваииодейотвия 1400-1500°С.

На отсихах реакциовной трубы ооахдалиоь кристаллы в виде нитей,

пластинок или дендрктов ддакетрои 2-100 ыкы и средней длины ~400 ыкы. Ом кристаллизовались по типу l\la.QQ в имели оркен-

тацяв осей роста [Ш ] .

149 -

ВЫРАЩИВАНИЕ НК МЕТОДОМ ХИМИЧЕСКИХ ГАЗОТРАНСПОРТНЫХ РЕАКЦИЙ

Большинство ранее рассмотренных методов получения крис­ таллов так или иначе связано о гетерогенными химическими ре­

акциями в равновесных системах. Для нарушения равновесия соз­ даст перепад .тейпературы: температура в зоне осаидения замет­

но может отличаться от температуры в зоне 1фисталлизация. Эго помет привести к транспорту (переносу) кристаллизуемого ве­ щества из одной зоны в другую.

Особый вид транспорта предотавляет собой перенос вещест­

ва с помощью специального вепеотва - растворителя. Сущиоотъ его оостоит в следующем. Твердое иди жидкое вещество А взаимо­ действует о газообразным веществом - растворителем В и обра­ зует газообразное соединение С. Этому отвечает уравнение об­

дит обратная реакция, сопровождаемая осаждением вещеотва А.

Теи самым осуществляется перенос вещеотва А из зоны с Tj в

зону Т2 через газовую фазу с участием химических реакций.

Поэтому и метод получил название метода химических транспорт­ ных реакций.

Для получения вещества А в виде монокристаллов, нужно п о -\

Добрать термодинамические параметры таким образом, чтобы обео-

гтечить не только перенос, но и образование зародышей, их роот.