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《晶体生长的层错机制及其生长动力学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、第卷第期物理学报,。夕年,月人晶体生长的层错机制及其生长动力学阂乃本南京大学物理系,固体微结构实验室砂川一郎缘本册男日本东北大学岩石矿物矿床研究所年月日收到提要面心立方晶体中层错矢量为‘,‘和““的堆垛层错在生长面““,上的露头借音一基于亚,本文讨论了层错生长机制及其生处产生了亚台阶台阶的原子图象的分析,证,长动力学明了亚台阶处的成核势垒总是小于二维成核势垒解释了近年来所观察到的堆垛层错作为生长台阶源的实验事实、一引言,,近年来的实验事实表明堆垛层错在表面上的露头处可以成为生长台阶源例如〔一等人
2、和西泽润一等人利用电子显微镜和射线形貌方法分别得到了晶体在溶液生长和气相生长中所形成的生长丘与堆垛层错间的一一对应关系缘本脐男等‘’人利用光学显微镜原位观察观察到晶体水溶液生长时生长台阶源于堆垛层错在生长面上的露头处及其生长丘的形成过程经典的的螺型位错生长机制和〔〕,生长动力学早已得到普遍承认堆垛层错生长机制尚缺乏系统的分析和研究,本文讨论了堆垛层错在表面产生的亚台阶及其原子组态在几何上阐明了层错生长,,,机制讨论了其动力学行为证明了层错露头处的成核势垒总是小于二维成核势垒这表,明层错生长机制是
3、晶体的优先生长机制我们选用面心立方晶体进行上述分析这是由于面心立方晶体中的堆垛层错最为人们所熟知、二层错产生的亚台阶,面心立方晶体中层错面为,层错矢量为和仁粤粤若生长面为、一,,“,层错面为丁和的层错与生长面的交角为它们,未壕本肌男等发表物理学报卷可能存在的层错矢量示于表,人在生长面上的露头处层错所产生的台阶的高度可以表示为·,。,其中为生长面的单位法向矢量为层错矢量据此可得面心立方晶体中层错在生长,,,面上所产生的台阶高度其结果列于表可以看出对所有可能存在的层错在,左生长面上产生了两种类型的台
4、阶其高度分别为和晶面间距礼这,两种类型台阶的高度都小于晶面间距故称为亚台阶表面心立方晶体中的层错在生长面上产生的亚台阶的高度生长面层错面层错矢量亚台阶高度方,。‘。士〔,“多告不一,,‘、‘〔丁,士〔,‘“占音音。士〔“,”“‘””奋誉。土〔’‘〕,。”’告了。士〔,,‘‘。,,,,士〔,粤含音一士〔‘,,〕“‘”’令普士〔‘,〕吕苏“‘”音丁,,“‘’‘”士李〔丁士李〕音一土工「丁““””省注晶格参数风川晶面间距生长面单位法矢量———、三台阶产生机制及其表面显微生长形态。川,如果在面心立方晶体
5、的生长面上存在一高为粤的亚台阶图〔和图一’一一一一一,一,列原子沿此亚台阶吸附则在原台阶的同侧将出现高度为的全台阶、,·,而另一侧为高”的另一类亚台阶图‘在一定的生长条件下全台阶晋将绕着亚台阶的端点即不全位错的露头点旋转图当第二列原子吸附于第二,,。类亚台阶时第一类亚台阶重新出现同时另一全台阶产生图这一过程将交替,地重复于是层错露头处将成为台阶源图显然生长台阶交替地产生于层错两、,侧当分别产生于层错两侧的一对全台阶绕亚台阶端点旋转相遇而互毁时一新的平台阂乃术等晶体生长的层错机制及其生长动力学。,
6、,将形成图这一过程不断地重复于是一生长丘将出现于层错露头处值得注意的是层错的生长丘并不像螺位错机制一样具有生长蜷线的特征图但一,,是若与一片层错相联系的二不全位错都露头于生长面所形成的生长丘在显微形态上却和一对螺位错的生长丘完全一致图一一半匕。、杰曰竺李’图面心立方晶休的生长面上层错产生图层错生长刁制的表面生氏形态台阶图样的亚台阶及其生长机制、四亚台阶的原子组态,应用刚球模型可以清晰地显示面心立方晶体中面上亚台阶的原子组态对应,,于图中高为的亚台阶的原子组态示于图见图版,粤可以看出位于亚台阶坐位
7、例如图中之点上的吸附原子具有四个直接近邻图见图版,”“,,对应于图“,亦即在一排原子吸附于高为的亚台阶之后专一全台阶和另一、,。,一、图中点为高的亚一一的亚台阶分别出现于原台阶的上下侧粤简习丁,,台阶坐位位于该坐位的吸附原子也具有四个直接近邻刚球模型证实了虽然两种类型,,的亚台阶具有不同的高度但是吸附于其上的原子具有相同的直接近邻数这表明两种具,,‘有不同高度的亚台阶其生长动力学性质是相同的从图中还可以看到吸附于,‘,点的原子具有五个直接近邻点正是面心立方晶体面上的全台阶坐位这是大家所熟知的物理
8、学报卷、五亚台阶生长动力学,,面心立方晶体面上吸附于表面坐位上的原子有三个直接近邻而在两种类型的亚台阶坐位上的原子具有四个直接近邻这表明在势能表面上相应于亚台阶坐位的,势阱较表面坐位的势阱深其差值为原子键合能币这就有可能使亚台阶堆垛层错在面上的露头处成为优先生长台阶源,图所示的亚台阶生长机制是一个过于简化的模型实际上欲开动亚台阶生长机制必须克服某一势垒这一过程在本质上是沿着亚台阶的二维非均匀成核过程假设在面心立方晶体的面上沿着亚台阶形成一等边三角形的二维胚团,,如图所示若此三角形二维胚团的每边的
