cunoasca atat structura suprafetelor solide cat si cea a interfetelor dintre diferite faze. Avand in vedere proprietatile interfetelor, s-au elaborat trei mecanisme diferite de crestere. Odata stabilit modelul pentru procesele de crestere, si examinand cinetica cresterii, este posibil sa se gaseasca relatia dintre viteza de avansare a interfetei si forta motrice termodinamica care determina acest proces. In cazul cresterii din topitura, parametrul care determina aceasta forta motrice este subracirea topiturii in regiunea interfetei (adica diferenta de temperatura dintre interfata reala si cea care are aceeasi curbura, dar care este statica si in echilibru).
Cresterea unei interfete netede
Presupunem la inceput ca avem o interfata initial singulara (atomic neteda). In cadrul studiului interfetelor, am vazut ca unele dintre materiale prezinta aceasta caracteristica, deci este util sa studiem si acest caz. Racim acum sistemul, scotandu-l din starea de echilibru, astfel incat atomii care sosesc pe interfata, din lichid de exemplu, se vor condensa pe interfata. Prin stare de echilibru intelegem situatia in care numarul atomilor care sosesc pe interfata solid-lichid este egal cu cel al atomilor care pleaca de pe aceasta interfata. In cazul unei interfete singulare, atomii sositi pe suprafata din faza lichida au o mica probabilitate de fixare, astfel incat, acestia nu vor fi niciodata incorporati in solid.
Primul atom se poate fixa oriunde pe interfata. Toate pozitiile fiind echivalente, oriunde s-ar aseza, atomul va fi slab legat, deoarece majoritatea vecinilor cei mai apropiati sunt in lichid si nu in solid. Al doilea atom se poate aseza fie intr-o pozitie similara cu prima, fie langa primul atom care s-a fixat, caz in care va avea mai multi vecini in solid decat in cazul primei pozitii. Din acest motiv, aceasta configuratie este mai avantajoasa din punct de vedere energetic.
Urmatorii atomi care sosesc, se vor aseza, deci, mai degraba langa un atom fixat si in felul acesta atomii care ajung pe interfata vor forma o "insula"monostrat, avand inaltimea egala cu o distanta interatomica de retea,. Aceasta formatiune nu-si va modifica grosimea, deoarece din punct de vedere energetic, probabilitatea ca un atom sa se aseze pe aceasta insula este mult mai mica fata de probabilitatea de a aseza langa ea. Astfel, procesul de crestere va incepe,fie prin intinderea acestui monostrat, pana cand va acoperi intreaga suprafata, ajungand fix la margine, fie ca ajunge la o alta insula monostrat. Pentru ca cresterea sa continue, este necesar ca macar un atom sa se fixeze pe suprafata, pentru a se putea forma un nou monostrat. Acest proces este o nucleatie bidimensionala, iar cresterea este o crestere prin nucleatie bidimensionala.
Procesul de crestere prin nucleatie bidimensionala
Avansarea unei interfete perfect netede in faza initiala (lichid sau vapori) nu este posibila prin aderarea particulelor din aceasta faza la interfata, deoarece aceasta ar fi urmata de o crestere substantiala a energiei libere totale. Pentru amorsarea cresterii este necesara formarea unor germeni stabili pe suprafata data, ceea ce necesita o supraracire mai mare decat pentru cresterea unei interfete aspre. In fig.I.1.7 se observa ca subracirea necesara, de 0,10C, pentru amorsarea cresterii fatei aspre (100) a Ge este mai mica decat subracirea necesara fetelor singulare (110) sau (111).
Pentru a studia cresterea prin nucleatie bidimensionala, trebuie sa gasim marirea germenului critic bidimensional. Aceasta problema a fost studiata avand la baza ideea lui Turnbull [7], care a aratat ca, pentru multe materiale, energia de
suprafata pe atom este jumatate din caldura latenta de solidificare pe atom. De asemenea, si el a considerat ca un aranjament de atomi va fi stabil daca jumatate din legaturile posibile, cu fiecare din atomii substratului sau cu ale altui aranjament atomic, sunt compensate.
Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.
