НИТЕВИДНЫЕ КРИСТАЛЛЫ


НИТЕВИДНЫЕ КРИСТАЛЛЫ
НИТЕВИДНЫЕ КРИСТАЛЛЫ

       
микроскопич. монокристаллы, размеры к-рых в одном направлении во много раз больше, чем в остальных (типичная длина 1—2 мм, диаметр =1—2 мкм). Обычно Н. к. растут в определ. кристаллографич. направлениях (напр., по нормали к плотноупакованной грани), имеют изометричное (шестиугольное, квадратное и т. д.) сечение; встречаются также тонкие ленточки и пластины (толщиной 0,1 — 10 мкм, шириной 0,1—1 мм).
НИТЕВИДНЫЕ КРИСТАЛЛЫ> <div> Существует неск. способов получения Н. к. Наиболее типичен рост Н. к. из газовой фазы, однако наблюдается также рост из р-ров и из тв. фазы. Напр., Н. к. К образуются при испарении К в вакууме; Si — при газофазной реакции SiCl4+2H2:«Si+4НСl; NaCl — из пересыщенного водного р-ра; Sn — из тв. фазы. Скорости роста Н. к. в длину во много раз больше, чем в случае обычных кристаллов (как правило, из газовой фазы =0,01 мм/с, но могут достигать 1—2 см/с). растворения. </div> <div> Рост Н. к. из газа или пара происходит по т. н. механизму <a href=пар — жидкость — кристалл. На вершине растущего кристалла находится капля р-ра кристаллизуемого в-ва в к.-л. др. в-ве (напр., при выращивании Н. к. Si капля р-ра Si в Au). Атомы Si из пара диффундируют сквозь каплю и осаждаются на границе жидкость — кристалл, а капля отодвигается, оставаясь всё время на вершине Н. к. Такой механизм объясняет мн. особенности роста Н. к. (в т. ч. роль примесей, к-рые инициируют их рост) и позволяет создать методы их управляемого выращивания для пром. производства. При росте Н. к. из р-ров и из тв. фазы существенную роль играют винтовые дислокации: вершина или основание растущего Н. к. имеет нарастающую ступеньку, воспроизводящую себя по мере поступления в-ва к поверхности Н. к. Хотя указанные механизмы в осн. объясняют процессы образования Н. к., отдельные особенности их роста пока полностью не выяснены. растворения (рис.).
Н. к. обладают рядом уникальных свойств: они практически не имеют дефектов и их прочность близка к теоретическому пределу, то есть может превосходить прочность обычных монокристаллов в 102—103 раз (см. табл.). Это даёт возможность изучать влияние сильных упругих деформаций на разл. физ. свойства кристаллов, напр. электросопротивление. Большой диапазон толщин и высокая хим. чистота Н. к. используются для исследования размерных эффектов. Сконструирован ряд приборов (миниатюрные термометры, тензодатчики и датчики Холла, дозиметрич. приборы), в к-рых Н. к. играют роль датчиков. В электронике Н. к. используются как высокоэффективные автоэмиссионные катоды (см. АВТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ). Н. к. используются и для создания высокопрочных к о м п о з и ц и о н н ы х м а т е р и а л о в.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

НИТЕВИДНЫЕ КРИСТАЛЛЫ

- микроскопия, монокристаллы с очень большим (15003-25.jpg 10) отношением длины l кдиаметру d (при l от ~ 10 мкм до 10 мм, типично ~1 мм; d от ~ 0,01 мкм до 100 мкм, типично ~ 1 мкм). Обычно Н. к. имеют изометричное (шестиугольное, квадратное и т. д.) сечение. Им родственны ленточные кристаллы, у к-рых одно из измерений по крайней мере на порядок меньше двух остальных (толщина от ~ 0,1 мкм до ~ 100 мкм, типично ~ 10 мкм), в то время как два других лежат в интервале от ~10 мкм до ~10 мм (типично ~1 мм).
Кроме монокристаллич. Н. к. встречаютсяполикрнсталлнческие и аморфные - их чаще наз. волокнами или нитями. Имродственны также др. кристаллич. тела: дендриты, сферолиты (см. Кристаллизация).
Сильно анизотропная форма Н. к., с однойстороны, является следствием либо специфич. механизмов и кинетики их образования(роста), либо сильной анизотропии внутр. структуры данного материала; сдр. стороны, эта форма обусловливает ряд уникальных физ. свойств Н. к.
Н. к. могут расти из разных сред: из газовой(паровой) фазы, раствора, твёрдой фазы. Наиб. типичен рост Н. к. из газовойфазы. Напр., Н. к. Si растут при реакции SiCl4 + 2Н 215003-26.jpgSi+ 4HC1. При этом механизм их роста в длину происходит, как правило, посхеме пар - жидкость - кристалл. На вершине растущего кристалла находитсякапля раствора кристаллизуемого вещества (в данном случае Si) в к.-л. др. <веществе (напр., Аu). Эта капля играет роль катализатора роста: термодинамическивозможная, но кинетически заторможенная реакция протекает преим. на поверхностикапли раствора, создавая в ней необходимое пере-сыщение. Атомы диффундируютсквозь каплю и осаждаются на границе жидкость - кристалл, а капля отодвигается, <оставаясь всё время на вершине Н. к. и почти не изменяясь в размерах. Витоге Н. к. растут лишь на тех участках подложки, на к-рых был растворитель(рис. 1). Такой механизм объясняет мн. особенности роста Н. к. (в т. ч . рольпримесей, к-рые инициируют их рост) и позволяет создавать методы их управляемоговыращивания (рис. 2). Существенно, что при росте по такому механизму ненужны винтовые дислокации, роль к-рых сильно преувеличивалась вранних теориях роста Н. к.

15003-27.jpg

Рис. 1. Нитевидные кристаллы Si на участкемонокристаллической подложки Si, предварительно покрытой частицами металлаАu, инициирующими их рост (х 3000).
15003-28.jpg

Рис. 2. Регулярная система нитевидных кристалловSi на подложке с регулярной системой частиц металла (x 1000).

Механизмы роста Н. к. из др. сред менееясны. Из растворов Н. к. лучше растут на пористых подложках, выталкиваясьот основания сквозь поры, вероятно, под действием т. н. кристаллизац. давления. <В др. случаях росту Н. к. из растворов способствуют длинноцепочечные (напр.,органические) молекулы, к-рые, возможно, адсорбируются на боковых граняхи тормозят рост во всех направлениях, кроме одного. Сравнительно легкоН. к. растут в гелях и из электролитич. растворов.
Механизмы роста Н. к. из твёрдой фазыразличны. Чаще всего их рост наблюдается на плёнках легкоплавких металлови сплавов, нанесённых на разные подложки, и походит на экструзию под действиеммеханич. напряжений в системе плёнка - подложка. Н. к. образуются такжев процессе коррозии металлов или при электропереносе в твёрдой фазе.
Ленточные (пластинчатые), а также полые(трубчатые) Н. к. чаще всего образуются из газовой фазы. В механизме ихформирования пока много неясного. В их образовании часто большую роль играютразл. несовершенства - дислокации (особенно винтовые), дефекты упаковки, <микродвойники и др. дефекты.
Изложенные механизмы и примеры характерныдля случаев, когда данный кристалл относится к т. н. высокосимметричнымсингониям, а потому его равновесные формы изометричны. В случае низшихсингоний (триклииной, моноклинной и др.) собственная внутр. структура кристалловтакова, что их равновесная форма, как и близкие ей формы роста, анизотропна, <а потому кристаллы растут, как правило, в виде Н. к., а также лент, пластиноки т. д. К этой категории относятся мн. природные кристаллы (силикаты, сульфосолии др.).
Специфич. (квазиодномерная) форма Н. к. <и их малые размеры (по крайней мере, в одном измерении) делают их удобнымиобъектами для изучения ряда физ. эффектов при кристаллизации. Так, на нихлегко наблюдается т. н. эффект Гиббса - Томсона (зависимость равновесногодавления пара над крнсталлич. частицей от её размеров), проверяются закономерностиповерхностной диффузии, обнаружена радиальная периодич. неустойчивость, <обусловленная, вероятно, автоколебат. явлениями в росте кристаллов (рис.3).
Среди уникальных физ. свойств Н. к. выделяетсяих исключительно высокая механич. прочность, превышающая прочность массивныхмонокристаллов в 102 - 103 раз и приближающаяся ктеоретической. Здесь проявляется, в частности, размерный эффект: прочностьН. к. резко возрастает при их диам.15003-29.jpg5 мкм (рис. 4). Это объясняется тем, что при таких диаметрах Н. к., какправило, не содержат дислокаций и имеют весьма совершенную поверхность. <По этой же причине, благодаря меньшему рассеянию носителей заряда на дефектахи поверхностях, электросопротивление Н. к. относительно мало. ОсобенностиН. к. состоят также в том, что Н. к. ферромагнетиков и сегнетоэлектриков, <как правило, представляют собой монодомены.
15003-30.jpg

Рис. 3. Периодическая неустойчивость нитевидныхкристаллов Si субмикронных диаметров (X 5000).

На уникальных свойствах Н. к. основаныих применения. Сконструирован ряд приборов (миниатюрные термометры, тензодатчикии датчики Холла, дозиметрич. приборы и др.), в к-рых Н. к. составляют наиболеечувствит. часть. В электронике Н. к. используются как высокоэффективныеавтоэмиссионные катоды (см. Автоэлектронная эмиссия). Высокая механич. <прочность Н. к. позволила осуществить на них автоионный микроскоп для сравнительнолегкоплавких материалов, например полупроводников. Н. к. применяются идля создания высокопрочных композиционных материалов.
15003-31.jpg

Рис. 4. Зависимость предела упругости 15003-32.jpgу нитевидных кристаллов NaCl от диаметра d.

Лит.: Бережкова Г. В., Нитевидныекристаллы, М., 1969; Гиваргизов Е. И., Рост нитевидных и пластинчатых кристалловиз пара, М., 1977.

Е. И. Гиваргизов.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "НИТЕВИДНЫЕ КРИСТАЛЛЫ" в других словарях:

  • Нитевидные кристаллы — Нитевидные кристаллы. АIN (электронно микроскопическое изображение, увеличено в 3000 раз). НИТЕВИДНЫЕ КРИСТАЛЛЫ, монокристаллы в виде игл и волокон диаметром от нескольких нм до сотен мкм; обладают высокой механической прочностью из за отсутствия …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • НИТЕВИДНЫЕ КРИСТАЛЛЫ — (вискерсы усы), монокристаллы в виде игл и волокон диаметром от нескольких нм до сотен мкм; обладают высокой механической прочностью из за отсутствия в них дефектов кристаллической решетки. Нитевидные кристаллы используются для создания… …   Большой Энциклопедический словарь

  • нитевидные кристаллы — Металлические нитевидные наросты, образующиеся самопроизвольно при хранении, эксплуатации или во время электроосаждения. [ГОСТ 9.008 82] Тематики покрытия металл. и неметалл …   Справочник технического переводчика

  • нитевидные кристаллы — (вискерсы, усы), монокристаллы в виде игл и волокон диаметром от нескольких нм до сотен мкм и отношением длины к диаметру обычно более 100; обладают высокой механической прочностью из за отсутствия в них дефектов кристаллической решётки.… …   Энциклопедический словарь

  • Нитевидные кристаллы —         «усы», Монокристаллы в форме иголок и волокон, имеющие диаметр от нескольких нм (десятков Å) до нескольких сот мкм и большое отношение длины к диаметру (обычно более 100). Известны самородные волокнистые кристаллы Au, Ag, Cu, Sn, Pb, S,… …   Большая советская энциклопедия

  • НИТЕВИДНЫЕ КРИСТАЛЛЫ — ( усы , виcкерсы), монокристаллы в виде игл или волокон. Размеры Н. к. в одном направлении во много раз больше, чем в остальных: типичная длина от 0,5 мм до неск. мм, диаметр 0,5 50 мкм. Форма поперечного сечения Н, к. зависит от типа кристаллич …   Химическая энциклопедия

  • НИТЕВИДНЫЕ КРИСТАЛЛЫ — усы , монокристаллы в форме иголок и волокон, имеющие диаметр от неск. нм до неск. сотен мкм и большое отнс шение длины к диаметру (обычно более 100). Наиболее важное св во Н. к. уникально высокая прочность (близкая к теоретич.), в неск. раз… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • НИТЕВИДНЫЕ КРИСТАЛЛЫ — (вискерсы, усы), монокристаллы в виде игл и волокон диаметром от неск. нм до сотен мкм и отношением длины к диаметру обычно более 100; обладают высокой механич. прочностью из за отсутствия в них дефектов кристаллич. решётки. Н. к. используются… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • КРИСТАЛЛЫ — (от греч. krystallos, первоначальное значение лёд), твёрдые тела, обладающие трёхмерной периодич. ат. структурой и, при равновесных условиях образования, имеющие естеств. форму правильных симметричных многогранников (рис. 1). К. равновесное… …   Физическая энциклопедия

  • Кристаллы — I Кристаллы (от греч. krýstallos, первоначально лёд, в дальнейшем горный хрусталь, кристалл)         твёрдые тела, имеющие естественную форму правильных многогранников (рис. 1). Эта форма следствие упорядоченного расположения в К. атомов,… …   Большая советская энциклопедия

Книги

Другие книги по запросу «НИТЕВИДНЫЕ КРИСТАЛЛЫ» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.