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

рости

их реиспарения.

В работах сотрудников ФТИ АН УССР [ II7 -II9 ] исследовал­

ся рост НК бериллия и хрома-металлов, характеризуемых отно­

сительно низкой упругостью паров.

НК получались путем испа­

рения

металла из тигля I в вакууме

с последующей конденсаци­

ей на

цилиндрической колонке 2 из

молибдена (рис.1г). Матери­

алом для испарения

служили дистиллированные металлы. Получен­

ные НК были монокристаллами с направлениями осей роста

( i l l ) ,

<221>

, <?Э1> для

б Q и

<001> , реке

<.Ш> . <2Ю> и

<(220

ДЛЯ Qr .

Эксперименты

показали,

что рост

усов

бериллия и хрома,

а также

таких

металлов

как железо, марга­

нец и никель может осуществляться при больших плотностях

потока пара, а, следовательно,

и при значительном различии

температур зон испарения и конденсации (см.таблицу

2).

Это

отличает их от легкоплавких металлов.

Высоковакуумная (10

-ICTDuu р т .с т .)

методика

осаждения

JC

, NaO( , COI!

, LiF [i0 6 ,i3 6

-w o ]

(таблица 2). При низ­

ких

температурах

подложки вплоть

до

77°К выращивались усы

калия, используемые в качестве эмиттера для электронного

проектора [l4 0 ] .

При Таких температурах рост требует более

оеребряную проволоку или

на монокристалл

калия

К, выращенный

из расплава, НК росли при

6" *

0 ,1 -9 .

Кристал®

достигали

в длину 3 мм при толщине

от долей

микрона до 5

мкм.

Ориента­

ция их ооей была [ i l l ] .

на рост кристаллов [Ш -2 4 2 ]

. Для этой цели

использовалась

установка, схема которой показана на рио.1

д.

Обнаружено, что

при переоыщениях б* < 15,7 скорость осевого

роста линейно

увеличивается с увеличением

пересыщения, приб>25,7 она

получал таким образом НК фгаяиевого ангидрида (

ОьНч(00)а О )

длиной несколько

сантиметров в установке, схема

которой пока­

зана на рис.1е.

Иоходный материал нагревался в

отеклянной

колбе I до 80°0, пары его ооаддалиоь на водоохландаемую по­

верхность колбы при

12°0, Скорость роста усов составляла

~ 0,5 мм/мин.

НК

обладали вноокой упругостью.

ярнотажшчеекой яоеерхяоотя. Последням, видимо,

моейо обаионять

еавиоямовт* скорости роете усов от природы газа [ 105]

ТО* шш яшма, но как отмечав* Коулман [ 12 ]

, изменяя дав­

- 23 -

Захаровой в др.[36,14б|

. Был рассмотрен процесс переноса ве­

щества через остаточный

гав от горячего к холодному участку *

ампулы. Выращивание проивволилось в отпаяных стеклянных ампу­

Установлено влияние давления аргона на скорость роста НК,

их

морфологию и размеры: увеличение давления от 10 до 600 мм

р т .с т . растягивало

время роста от

10 до 1Ш часов. При Давле­

нии

10 км рт;от.

в

основном росли

ленточные Щ..$ ориентацией^

<2

И0> толщиной

20-80 мкм ждлиной до 10 т , а при давления

600

ни рт.от. -

шестигранные :Н8, <,

направлением < 2Ш > диамет­

ром

1-20 мкм (табл.З),

новых

[172-ГГа] . Они выявили влияние

принесен

кислорода

в

газовой фазе на морфологию и скорость

роота НК. Кристаллы

Z n я

O d выращивались из спектрально чистых

металлов

сивного

монокристалла, на поверхности ( [0001} , (1010] ,

{ ю и }

)

которого

затем

выращивались уоы.

Было обнаружено,

что

в атмосфере указанных газов

при дав­

лении 10-300

ш р т .с т ., температуре 400°С для Z n

Иля JtXflC

для

CcL

я

пересыщении,

соответствующему разности температур

между зоной испарения и подложкой в 30-50°,

после 3-6

часового

инкубационного периода растут когерентные с

подложкой ЯК с ори­

ентацией

1120 . При загрязнении атмосферы

водорода кислородом

~ 10"^$(об.) наблюдался рост иекогерентннх

НК через

15 мин.

с различной ориентацией.

В вакууме не НК цинка росли л п ь прж

больиих пересыщениях на мелких поликристаллических осадках,

выпавших перед этим.

Ориентация НК была в этом случае

[П 23] .

Франк

[175] считает,

что отмеченное вкяе влияние кислоро­

да

на рост

кристаллов сводится к снижению мекфавноК энергии

усов антрацена [176]

и кадмия в атмосфере

аргона на окисленной

подложке латуни

[177]

,

а также исследованиями авторов [103] ,

показавших,

что

кислород

понижает теплоту

адсорбции кадмия

от 27-51 до

3,5

ккал/г-атом.

-

2В -

Влияние посторонних газов на морфологи» растущих криотал-

лм подтверздам и другие авторы, йодгмвр, Гвртианом [ю з]

било подмечено,

что в атмосфере НгS>

растут пластинки ялк

йгелкв 2 л 5

,

&К виток

Но$ * W0®

-

плаоткккк нлн призмы.

Воет ЙК цинка к

атмосфере гелия, загрязненного примесь» мота

1(Г3#

( мол.),

изучался Кабрерой о сотрудниками [137,179.]

Влияние пересыщения

<о парок металлов на скорооть роста,

холячеотио, размеры к морфологии НК,

образующихся я атмосфере

инертных газов,

исследовалось многим авторами. Так в работе

Йадаровой

С361

умаивается, что в атиоофере аргона ЙК

кадмия я пинка йачияагт зарохдатьоя

при

6" - о,П. При

б ” < 0,17

ЙК Не растут, а

развивается кристаллы неправильной

формы

(запутанные клубки). Изменение давления аргона от 10

до 600

ны рт.ет.

не изменяет етого факта.

МВ кристаллов. Эксперименты производились на установке,

схема

которой представлена

на рио.2б.

Конденсация происходила на тон­

кой кварцевой нити К,

которая предварительно нагревалась

и

вводилась

между двумя

плоскими плитами, обеспечивавшими необхо-

дямий градиент температуры и концентрации паров.

В противополож­

ность Захаровой было выявлено,

что НК не зарохдались при

£Г< 0 ,3 .

Однако, если они

начинали рост

при

6” у

0 ,4, то

затеи Продолжали его

и при

(Г

= 0 ,1 2 (то

есть

имеется

энер­

гетический барьер зарождения).

При (у >

2

на кварцевой

нити

образуется в основном толстые гексагональные

пластины. Б то же

время в опытах [ 104]

установлено, что тщательная регулировка

температуры я давления позволяет выращивать кристаллы

цинка на

-

29 -

вольфраиовой проволоке и

при

&

= 0,009,

Эти противоречия,

по-видкиому, обусловлены

или различием материала подложек,

чистоты материала, или другими

факторами,

не учтенными в эк­

спериментах.

Примечательно, что Прайсом [180] и в более поздних рабо­

тах

других авторов | 181j

было подмечено,

что скорость роста

НК

прямопропорциональна

£Г

и обратно

пропорциональна ради­

усу

уса.

Следует заметить, что "чистота" запаянных систем бывает

часто условной, так как

при нагреве и пайке ампулы возможно

ее загрязнение продуктами термического разложения стекла.

Примеси играют существенную роль в процессах зарождения

и роста НК из пара при физическом

осаждении, однако данные

по

их влиянию малочисленны и часто противоречивы, так что

Таким способом

получали НК

КОН [105,

151,153,182,183],

М о0,|155-184]

, \Л /05(156] и др.

(таблица

3).

И в

этих условиях пересыщение паров основного

вещества

является

определяющим для морфологии получаемых криоталлов.

Это четко

было продемонстрировано в работе Власова

и других

[ I » ] ,

исследовавших рост НК молибденового ангидрида -