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

електроосшдешм и т .д .

Возросшие потребности науки и техники в кристаллах с особенными свойствами побудили исследователей в последние

лет вести интенсивный поиск новых и совершенствовать

имевшиеся методы выращивания кристаллов в тем числе и ните­ видных ,

Вывашивание НК из газовой фазы

Получение твердых конденсатов из газовой фазы нашло в

настоящее время широкое промышленное применение, а материалы гавофазнего осаждения играют все большую роль в современной

ной.

Нитевидная форма кристаллов является частной формой кристаллических конденсатов и реализуетоя при определенной температуре, давлении, пересыщении пара и некоторых других факторах, определяющих специфические геометрические особен­ ности осадка. Рост кристаллов идет, как правило, при тем­ пературах более низких, чем их точки плавлении; кристаллы формируются по существу из отдельных атомов (молекул) или их асооцяацяй и это дает возможность подучать материалы о плот­ ностью, близкой к теоретической. Такие материалы обладают

- I I -

более совершенной поверхностной и объемной структурой, сле­ довательно, и некоторые свойства их должны быть иныии, чей

у материалов, получаемых другими методами.

При использовании методов осаждения можно также опреде­ ленным образом регулировать стехиометрический состав соеди­ нений, производить дистилляцию материала и т .п . Именно по этим причинам выращиванию НК из газовой фазы часто отдают предпочтение, С их помощью уже в настоящее время получают НК высокопрочных.„материалов, материалов для полупроводнико-

вых, люминесцентных, радиационночувствительных и некоторых других приборов. Недостатком является то, что кристаллы, по­ лучаемые из газовой фазы, имеют сравнительно небольшие разме­ ры (хотя в отдельных случаях,- в век миниатюризации приборов,-

вто может быть и их достоинством).

Различают два основных метода выращивания НК из газовой

фазы:

1)путем испарения исходного материала с последующей конденсацией его пересыщенных паров (физическое осаждение) и

2)посредством химических реакций (химическое осаждение).

Выращивание НК при физическом переносе и осаждении

При физическом осаждении конденсат имеет тот же состав,

что и его пар. В этом случае атомы (молекулы) распространя­ ются от источника до соударения со стенками оосуда или под­ ложкой. Адсорбируясь на них, они могут затем мигрировать по их поверхности. Если за среднее время жизни в адсорбирован­ ном состоянии атомы (молекулы) или их ассоциации встречают

- 12

активные участки роста на поверхности, то они встраиваются

в кристаллическую решетку. Таким образом, физическое осажде­ ние из газовой фазы есть нечто иное, как массоперенос лишь физическими средствами. Физический массоперенос дает наилуч­ шие результаты и в смысле получения кристаллов выоокой чис­ тоты и однородности.

Осаждением из газовой фазы наиболее легкомхорошо полу­

чаются кристаллы различных (органических и неорганических)

материалов, обладающих прежде всего высоким давлением собст­ венных паров при не очень высокой температуре (таблица I ) .

Выращивание кристаллов может производиться как в зак­ рытой системе (вакуумированной или газозаполнеиной), так и

В проточной системе (обычно с использованием инертного газа-

носителя).

Рост НН в вакуумированиях системах

На рис.1 показаны примеры аппаратурного исполнения

различных экспериментальных установок для получения НК из

-6Э°С. С этой целью выступ охлаждался жидким азотом. Темпе­ ратура зоны испарения изменялась от -14 до -50°С. Колба

- 13

Таблица I.

Давление пара в тройной точке для некоторых веществ по данным Дзшиана [9 1 ) .

вакуумировалась до давления КГ^мм рт.ст . Давление паров ртути в колбе регулировалось изменением температуры в преде­

форм. Это впоследствии было подтверждено много раз и другими авторами.

Осаждением из паров в условиях вакуума получают НК мно­

молибденовые экраны. Положение подложек в ростовой камере могло «вменяться при помощи магнитного привода 5. Ростовая камера и Материал подложки предварительно в течение 30 мин обевгаКивалиоь при высокой температуре. Условия роста и резуль­ таты экспериментов приведены в таблице 2. Самые крупные усы

в длину происходил в течение определенного времени (например,

имодействовать о металлом, образуя окислы. Считается, что рост НК может происходить лишь при поддержании парциального давления кислорода ниже диссоциационного давления окисла

соответствующего металла в аоне роста. В работе же [Ю З ]

показано, что сильное влияние кислорода на кристаллизацию обусловлено его адсорбционными особенностями. Усы золота рос­ ли и при более низких давлениях пара О-' 10- / ам р т .с т .У

Многими авторами [l0 9 , H 2, 128,129, 133-135] отмечается

влияние материала, чистоты и температуры подложки на образо­

вание, морфологию и структуру кристаллов. Так НК меди [ 128] .

получаемые непосредственно в камере эмиссионного микроскопа при давлении 10“9мм р т .ст . на вольфрамовой подложке, могли иметь ОЦК и ГЦК - решетку в зависимости от количества приме­ сей, содержащихся в исходном материале и материале подложки.

Исследуя реет ленточных и нитевидных кристаллов

при вакуумном напылении на молибденовые и графитовые подлож­

ки, Палатник с соавторами [I I2 J обнаружил, что образование

НК происходит лишь при достижении вполне определенной темпе­ ратуры подложки 220°С. И это вполне понятно, так как при