|
|
пне немногочисленных вакансий, снижающее эту энергию, не может дать начала новому атомному слою, а
концентрация атомов в местах, соответствующих узлам реш╦тки следующего слоя, попытает энергию и поэтому мала. В результате необратимое присоединение частиц к кристаллу^ т. о. его рост, возможен только когда на его поверхности есть изломы. На шероховатых поверхностях плотность изломов велика, и рост вдоль нормали к поверхности возможен практически в любой точке. Та-
Рис. 7. Концентрические ступени на грани (100) NaCl при росте из молекулярного пучка. Высота ступени 2,82 А (декорированы мелкими кристалликами специально осажд╦нного золота)-
кой рост паз. нормальным. Он лимитируется скоростью присоединения отд. частиц к изломам. Его скорость R линейно увеличивается с переохлаждением на фронте К.:
Я - Мц/йГ, Рл =- («До)2 av ех? (≈£л/ЬТ). (1) Здесь а ≈ межатомное расстояние, Х0 ≈ расстояние между изломами, v ≈ эффективная частота тепловых колебаний, 8А≈ энергия, необходимая для присоединения частиц к излому (энергия активации). Она учитывает перестройку ближнего порядка в жидкости, десольватацию строит, частиц и изломов в растворах, хим. реакции и т, д. В простых расплавах коэф. ря велики, что
Плотность ступеней определяется тем, генерируются ли они двумерными зародышами или дислокациями. Образование двумерных зародышей требует преодоления потенциального барьера, высота к-рого пропорциональна линейной энергии ступеней и обратно пропорциональна Д7\ Соответственно, скорость К. экспоненциально мала при малых Д71 [для роста грани (III) Si с В--= (3≈5) *10~3 см/с необходимо ДГ^ОТЗК; см. выше]. При К. из молекулярных пучков, если есть места преимущественного образования двумерных зародышей, ступени имеют вид замкнутых колец (рис. 7). Возможно, что образование зародышей «облегчается» точками выхода на поверхность краевых дислокаций.
При росте на винтовой дислокации, образуемая его ступень в процессе роста приобретает спиральную форму (рис. 8), т. к. в точке окончания ступени на дислокации е╦ скорость роста равна О, В процессе спирального роста новый слой «накручивается» сам на себя вокруг точки выхода дислокации и на поверхности возникает пологий (вищгаальный) холмик роста. Часто холмики образуются группой дислокаций, суммарный вектор Бюргерса к-рых имеет в направлении нормали к поверхности составляющую Ь, равную ыеск, параметрам а реш╦тки. Точки выхода этих дислокаций могут занимать на поверхности некоторую область (с перямет-
Рис. 8. а ≈ Спиральная форма роста; б ≈ ступень, оканчивающаяся на поверхности в точке е╦ пересечения винтовой дислокацией.
обеспечивает рост с заметной скоростью, когда переохлаждение на фронте К. Д7Х1К. Так, для роста Si Prt~W см/с Л= (3≈5)-10-* см/с достигается при AZ1» jy 10-* К. При достаточно низких темп-pax подвижность частиц падает и скорость роста уменьшается, подобно скорости зарождения (рис. 5, б).
Если поверхность гладкая, то изломы существуют только па ступенях, рост ид╦т последоват. отложением слоев и наз. "послойным. Если поверхность образована лестницей одинаковых ступеней и в среднем отклонена от ближайшей сингулярной грани на угол с тангенсом /?, то ср. скорость е╦ роста вдоль нормали к этой сингулярной ориентации
а
arctg p
Где и ≈ скорость роста ступени вдоль грани, (В растворах р^Ю-1≈10~3 см/с.)
Рис- 9, Двухэаходная спираль, образующая вицинальный холмик вокруг точек выхода на поверхность двух дислокаций: и) общий вид холмика; б) ого сечение плоскостью, перпендикулярной грани и проходящей через точки выхода дислокаций; в) спираль на грани (100) синтетического алмаза.
ром 2L, рис. 9, я, е). В этом случае склон кругового ви-цинального холмика образует с сингулярной гранью угол с тангенсом р =
=b/(i$pc+2h) (рис. 9, б). Наклоны холмиков измеряются методами оптич. интерферометрии (рис. 10), методом цветов тонких пластинок,^ а иногда непосредственно визуализацией ступеней.
Радиус двумерного критич. зародыша рс пропорционален линейной энергии ступени и обратно пропорционален ДГ. Поэтому с увеличением ДГ крутизна холмика р линейно увеличивается при малых Д77 и стремится к насыщению при больших (при /,¥=0). Соответственно, нормальная скорость роста Л квадратично увеличивается с пересыщением о при малых переохлаждениях и линейно ≈ при больших (рис.11). Вариации вектора
СП
X ^
< и
499
32'
