Выращивание кристаллов
-
Рост кристаллов
- Рост кристаллов происходит путем добавления новых атомов, ионов или полимерных нитей в кристаллическую решетку.
- Рост начинается с гомогенного или гетерогенного зарождения, если нет затравочного кристалла.
- Кристаллическое состояние характеризуется структурной жесткостью и высокой устойчивостью к деформации.
-
Зарождение кристаллов
- Зарождение может быть гомогенным или гетерогенным.
- Гетерогенное зарождение происходит быстрее благодаря инородным частицам, которые действуют как каркас для роста.
- Гетерогенное зарождение может быть вызвано включениями или царапинами на контейнере.
-
Механизмы роста
- Граница раздела между кристаллом и паром может быть молекулярно четкой при низких температурах.
- Рост кристаллов может быть неравномерным боковым или равномерным нормальным.
- Неравномерный боковой рост происходит за счет бокового перемещения ступеней.
- Равномерный нормальный рост происходит без ступенчатого роста, но требует термодинамической движущей силы.
-
Движущая сила и морфология
- Движущая сила определяет, будет ли поверхность двигаться равномерно или боковым шагом.
- Критическая движущая сила зависит от диффузности поверхности.
- Морфология кристалла связана с кинетикой роста и физическими свойствами.
-
Контроль диффузии
- Металлические усы отличаются от дендритов формой и направлением роста.
- Металлические усы растут под прямым углом к поверхности роста.
-
Кинетика роста кристаллов
- При высоком пересыщении или переохлаждении рост кристаллов может контролироваться диффузией.
- Диффузия ограничивает скорость роста кристаллов.
-
Законы Фика
- Закон Фика описывает поток атомов через поверхность.
- Закон Фика для сфер позволяет выразить скорость роста через градиент концентрации.
-
Скорость роста
- Скорость роста определяется как изменение радиуса ядра со временем.
- Скорость роста зависит от коэффициента диффузии и градиента концентрации.
-
Нестабильность формы
- В условиях диффузионного контроля многогранная форма кристалла неустойчива.
- На углах и кромках кристалла появляются выступы, которые становятся длиннее и тоньше.
- Влияние свободной энергии на границе раздела фаз замедляет рост кончика.
-
Морфология роста дендритов
- В нестабильной ситуации незначительная анизотропия определяет направления роста.
- Дендриты образуются из-за метастабильности формы.
-
Дополнительные аспекты
- Аномальный рост зерна, правило Хоринова, ядра конденсации облаков.
- Кристаллическая структура, процесс Чохральского, дендрит (металлический).
- Дерево Дианы, фракционная кристаллизация, ледяное ядро.
- Рост пьедестала с лазерным нагревом, марганцевый конкреций, микро-вытягивание вниз.
- Монокристаллическая нитевидная пленка, протокристаллический, перекристаллизация.
- Затравочный кристалл, монокристалл, вискера (металлургия).
- Моделирование, кинетический метод увеличения поверхности методом Монте-Карло.