Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Элементарные процессы роста кристаллов (лекция 2)

Содержание

Энергетические условия кристаллизацииΔТ = Т0 – Т - переохлаждение G =H-TS G=G(T,P) dG=dH-d(TS)=VdP-SdTdG=dH-TdSΔG > 0ΔG P,T = 0
Лекция 2 Элементарные процессы роста кристаллов Энергетические условия кристаллизацииΔТ = Т0 – Т  - переохлаждение G =H-TS Энергетические условия кристаллизацииΔG = ΔH - TΔSΔG= - ΔH·ΔT/T0 Энергетические условия кристаллизацииGж=Gкр →  Tпл ∆G=Gж-тв∆T=Tпл–T кр - степень переохлажденияΔG= - ΔH·ΔT/T0 Энергетические условия кристаллизацииΔT=T-T0 - переохлаждениеΔP=P-P0 – пересыщениеΔс=с-с0 - пересыщение Энергетические условия кристаллизацииФазовая диаграмма кристалл-пар(кристалл-раствор) P – T(C-T) диаграмма Энергетические условия кристаллизацииФаза – однородная часть,  характеризующаяся определенным составом, кристаллической решеткой Эвтектика греч. éutektos — легкоплавящийся) — нонвариантная (при постоянном давлении) точка в Типы фазовых диаграмм Фазовая диаграмма Системы Y2O3-Al2O3 Кинетика кристаллизацииГиббс – теория зарождения центров кристаллизации. Переход из неравновесного(метастабильного) состояния Метастабильное Скорость ЧЦК Кинетика кристаллизации Определение ЧЦК Линейная скорость кристаллизации  ЛСКС = dl/dτ. Взаимное расположение ЧЦК и ЛСК Взаимное расположение ЧЦК и ЛСК Взаимное расположение ЧЦК и ЛСК Влияние давления на ЧЦК и ЛСК Определение температурного интервала кристаллизации  методом принудительной кристаллизации Суммарная(объемная) скорость кристаллизации v =f(τ,T,c,J,b)V=8l3При c = dl/dτ =l/τ= const, T=constv = dV/dτ = 24 c3τ2 Огранка кристалла и скорость роста граней Vc>Vb>VaVc : Va = 3Анизотропия скорости Огранка кристалла и скорость роста граней Геометрический отбор Методы Бриджмана, Обреимова-Шубникова, Стокбаргера Огранка свободно растущего кристаллаV11/V01≥√¯2V11/V01≤√¯2/2√¯2/2 Огранка свободно растущего кристалла Огранка свободно растущего кристалла Огранка кристалловРеальный кристалл сложен пирамидами роста. Пирамиды роста граней,принадлежащих разным простым формам, Огранка кристалловГрани реальные физически возможные физически невозможные Огранка кристалла зависит от ретикулярной Огранка кристалловОбъемноцентрированая решетка. Максимальная ретикулярная плотность для грани [110] Огранка кристалловГранецентрированная решетка . Максимальная ретикулярная плотность для грани [110] Огранка кристалловФорм роста много Равновесная форма кристалла одна . Образована плотноупакованным гранями Огранка кристаллов Принцип Гиббса-Вульфа- КюриПринцип Гиббса-Вульфа-Кюри. Равновесная форма кристалла соответствует минимуму свободной Теорема Вульфаσi/hi = constВ равновесном кристалле расстояния от центра кристалла до граней Метод Шубникова определения равновесной формы кристаллаС медленно растущих граней, принадлежащих равновесной, форме, Элементарные процессы роста кристалловГрань не являющаяся плотноупакованной имеет ступенчатую структуру. При T>0 Рост шероховатых граней Элементарные процессы роста кристалловF- гладкие граниK,S – шероховатые граниСкорость роста для шероховатых Рост атомарно гладких гранейКонцепция образовании двумерных зародышейГиббсом, Фольмером, Коссель, Странскиц, КаишевКритический размер Дислокационный механизм роста гладких гранейВинтовые дислокации Франк, Бартона, Кабрера и ФранкНа практике Дислокационный механизм роста гладких граней Установка «Гранат-2», компоненты теплового узла и Компоненты теплового узла: 1 — нагревательный Монокристалл алюмо-иттриевого граната, легированного ванадием Срезы були алюмоиттриевого граната с ванадием а,б,в — срез кристалла (просветленная пластина), Скорость роста, пирамиды роста Свойства кристаллов соединений Al2O3-Y2O3 Энергетические условия кристаллизации
Слайды презентации

Слайд 2 Энергетические условия кристаллизации
ΔТ = Т0 – Т

Энергетические условия кристаллизацииΔТ = Т0 – Т - переохлаждение G =H-TS

- переохлаждение
G =H-TS
G=G(T,P)
dG=dH-d(TS)=VdP-SdT
dG=dH-TdS
ΔG > 0
ΔG

P,T = 0

Слайд 3 Энергетические условия кристаллизации
ΔG = ΔH - TΔS
ΔG= -

Энергетические условия кристаллизацииΔG = ΔH - TΔSΔG= - ΔH·ΔT/T0

ΔH·ΔT/T0


Слайд 4 Энергетические условия кристаллизации
Gж=Gкр → Tпл
∆G=Gж-тв
∆T=Tпл–T кр

Энергетические условия кристаллизацииGж=Gкр → Tпл ∆G=Gж-тв∆T=Tпл–T кр - степень переохлажденияΔG= - ΔH·ΔT/T0

- степень переохлаждения

ΔG= - ΔH·ΔT/T0


Слайд 5 Энергетические условия кристаллизации
ΔT=T-T0 - переохлаждение
ΔP=P-P0 – пересыщение
Δс=с-с0 -

Энергетические условия кристаллизацииΔT=T-T0 - переохлаждениеΔP=P-P0 – пересыщениеΔс=с-с0 - пересыщение

пересыщение


Слайд 6 Энергетические условия кристаллизации
Фазовая диаграмма кристалл-пар(кристалл-раствор) P – T(C-T)

Энергетические условия кристаллизацииФазовая диаграмма кристалл-пар(кристалл-раствор) P – T(C-T) диаграмма

диаграмма


Слайд 7 Энергетические условия кристаллизации
Фаза – однородная часть, характеризующаяся

Энергетические условия кристаллизацииФаза – однородная часть, характеризующаяся определенным составом, кристаллической решеткой

определенным составом, кристаллической решеткой и отделенная от других частей

поверхностью раздела
Термодинамическая степень свободы - число переменных - С (T, P, концентрация компонентов)
Правило фаз Гиббса :
с=n+p-f
P=1 (T)
Для двойных систем f=3 – максимально возможное кол. Фаз.


Слайд 8

Эвтектика греч. éutektos — легкоплавящийся) — нонвариантная (при

Эвтектика греч. éutektos — легкоплавящийся) — нонвариантная (при постоянном давлении) точка

постоянном давлении) точка в системе из n компонентов, в

которой находятся в равновесии n твердых фаз и жидкая фаза
Эвтектическая точка

Слайд 9 Типы фазовых диаграмм

Типы фазовых диаграмм

Слайд 10 Фазовая диаграмма Системы Y2O3-Al2O3

Фазовая диаграмма Системы Y2O3-Al2O3

Слайд 11 Кинетика кристаллизации
Гиббс – теория зарождения центров кристаллизации.
Переход

Кинетика кристаллизацииГиббс – теория зарождения центров кристаллизации. Переход из неравновесного(метастабильного) состояния

из неравновесного(метастабильного) состояния
Метастабильное состояние – появление зародышей.
Создание

поверхности раздела фаз. Требует затрат свободной энергии до достижении зародышей определенного размера.

Скорость зарождения центров кристаллизации (ЧЦК)

2. Линейная скорость кристаллизации (ЛСК)
3. Объемная скорость кристаллизации

J=C·exp (-ΔGc/RT)


Слайд 12 Скорость ЧЦК

Скорость ЧЦК

Слайд 13 Кинетика кристаллизации Определение ЧЦК

Кинетика кристаллизации Определение ЧЦК

Слайд 14 Линейная скорость кристаллизации ЛСК
С = dl/dτ.

Линейная скорость кристаллизации ЛСКС = dl/dτ.

Слайд 15 Взаимное расположение ЧЦК и ЛСК

Взаимное расположение ЧЦК и ЛСК

Слайд 16 Взаимное расположение ЧЦК и ЛСК

Взаимное расположение ЧЦК и ЛСК

Слайд 17 Взаимное расположение ЧЦК и ЛСК

Взаимное расположение ЧЦК и ЛСК

Слайд 18 Влияние давления на ЧЦК и ЛСК

Влияние давления на ЧЦК и ЛСК

Слайд 19 Определение температурного интервала кристаллизации методом принудительной кристаллизации

Определение температурного интервала кристаллизации методом принудительной кристаллизации

Слайд 20 Суммарная(объемная) скорость кристаллизации
v =f(τ,T,c,J,b)
V=8l3
При c = dl/dτ

Суммарная(объемная) скорость кристаллизации v =f(τ,T,c,J,b)V=8l3При c = dl/dτ =l/τ= const, T=constv = dV/dτ = 24 c3τ2

=l/τ= const, T=const
v = dV/dτ = 24 c3τ2


Слайд 21 Огранка кристалла и скорость роста граней
Vc>Vb>Va
Vc : Va

Огранка кристалла и скорость роста граней Vc>Vb>VaVc : Va = 3Анизотропия

= 3
Анизотропия скорости роста кристалла в различных кристаллографических направлениях

лежит в основе явления геометрического отбора (конкурирующего роста).

Слайд 22 Огранка кристалла и скорость роста граней Геометрический отбор

Огранка кристалла и скорость роста граней Геометрический отбор Методы Бриджмана, Обреимова-Шубникова, Стокбаргера


Методы Бриджмана, Обреимова-Шубникова, Стокбаргера


Слайд 23 Огранка свободно растущего кристалла
V11/V01≥√¯2
V11/V01≤√¯2/2
√¯2/2

Огранка свободно растущего кристаллаV11/V01≥√¯2V11/V01≤√¯2/2√¯2/2

медленно растущими гранями.


Слайд 24 Огранка свободно растущего кристалла

Огранка свободно растущего кристалла

Слайд 25 Огранка свободно растущего кристалла

Огранка свободно растущего кристалла

Слайд 26 Огранка кристаллов
Реальный кристалл сложен пирамидами роста. Пирамиды роста

Огранка кристалловРеальный кристалл сложен пирамидами роста. Пирамиды роста граней,принадлежащих разным простым

граней,
принадлежащих разным простым формам, неравноценны по свойствам, в
частности по

содержанию примесей, дефектности твердости и т.д. Этим
реальный кристалл отличается от идеального, совершенно однородного
кристалла, у которого пирамиды роста отсутствуют.

Слайд 27 Огранка кристаллов
Грани реальные
физически возможные
физически невозможные
Огранка

Огранка кристалловГрани реальные физически возможные физически невозможные Огранка кристалла зависит от

кристалла зависит от ретикулярной плотности (плотности упаковки) граней. Закон

Браве. Чем меньше ретикулярная плотность, тем больше скорость роста грани.

Простая кубическая решетка


Слайд 28 Огранка кристаллов
Объемноцентрированая решетка.
Максимальная ретикулярная плотность для грани

Огранка кристалловОбъемноцентрированая решетка. Максимальная ретикулярная плотность для грани [110]

[110]


Слайд 29 Огранка кристаллов
Гранецентрированная решетка . Максимальная ретикулярная плотность для

Огранка кристалловГранецентрированная решетка . Максимальная ретикулярная плотность для грани [110]

грани [110]


Слайд 30 Огранка кристаллов
Форм роста много
Равновесная форма кристалла одна

Огранка кристалловФорм роста много Равновесная форма кристалла одна . Образована плотноупакованным

. Образована плотноупакованным гранями
Пример. Алмаз.Равновесная форма - октаэдр
Формы

роста - I) октаэдр, 2) ромбододекаэдр,
3) куб, 4) комбинации (октаэдра, куба, додекаэдра)

Слайд 31 Огранка кристаллов Принцип Гиббса-Вульфа- Кюри
Принцип Гиббса-Вульфа-Кюри. Равновесная форма кристалла

Огранка кристаллов Принцип Гиббса-Вульфа- КюриПринцип Гиббса-Вульфа-Кюри. Равновесная форма кристалла соответствует минимуму

соответствует минимуму свободной объемной и поверхностной энергиией
ΣσiSi=min (V=const)
Для реальных

кристаллов объемная энергия не является постоянной и зависит от дефектности кристалла

Слайд 32 Теорема Вульфа
σi/hi = const
В равновесном кристалле расстояния от

Теорема Вульфаσi/hi = constВ равновесном кристалле расстояния от центра кристалла до

центра кристалла до граней пропорциональны их удельным свободным поверхностным

энергиям

Слайд 33 Метод Шубникова определения равновесной формы кристалла
С медленно растущих

Метод Шубникова определения равновесной формы кристаллаС медленно растущих граней, принадлежащих равновесной,

граней, принадлежащих равновесной, форме, при растворении удаляется больше вещества,

чем возвращается обратно при охлаждении раствора. Избыток осаждается на остальных гранях, которые в результате растут быстрее и зарастают, исчезая из огранки кристалла.

Равновесная форма кристалла не изменяется при колебаниях температуры

Слайд 34 Элементарные процессы роста кристаллов
Грань не являющаяся плотноупакованной имеет

Элементарные процессы роста кристалловГрань не являющаяся плотноупакованной имеет ступенчатую структуру. При

ступенчатую структуру. При T>0 ступени имеют изломы, играющие важную

роль при захвате атомов. S~0,01% Sгр
Скорость перемещения ступени- тангенциальная форма роста
VT >> VN

Слайд 35 Рост шероховатых граней

Рост шероховатых граней

Слайд 36 Элементарные процессы роста кристаллов
F- гладкие грани
K,S – шероховатые

Элементарные процессы роста кристалловF- гладкие граниK,S – шероховатые граниСкорость роста для

грани
Скорость роста для шероховатых граней существенно больше чем гладких(плотноупаковочных)


Слайд 37 Рост атомарно гладких граней
Концепция образовании двумерных зародышей
Гиббсом, Фольмером,

Рост атомарно гладких гранейКонцепция образовании двумерных зародышейГиббсом, Фольмером, Коссель, Странскиц, КаишевКритический

Коссель, Странскиц, Каишев

Критический размер зародыша r
Критическое переохлаждение(пересыщение) βc

Vs


Vs - скорость появления зародышей
Vt – скорость роста слоя


Слайд 38 Дислокационный механизм роста гладких граней
Винтовые дислокации
Франк, Бартона,

Дислокационный механизм роста гладких гранейВинтовые дислокации Франк, Бартона, Кабрера и ФранкНа

Кабрера и Франк
На практике кристаллы растут при пересыщении(переохлаждении) много

меньше критического значения.

Слайд 39 Дислокационный механизм роста гладких граней

Дислокационный механизм роста гладких граней

Слайд 40 Установка «Гранат-2», компоненты теплового узла и
Компоненты теплового

Установка «Гранат-2», компоненты теплового узла и Компоненты теплового узла: 1 —

узла: 1 — нагревательный элемент, 2 — блок экранов,

3 — токоввод (левый)

Установка «Гранат-2»: 1 — кристаллизационная камера, 2 — механизм перемещения контейнера с веществом, 3 — блок управления

Молибденовые трубки для отжига и роста

Коническая затравка


Слайд 41 Монокристалл алюмо-иттриевого граната, легированного ванадием

Монокристалл алюмо-иттриевого граната, легированного ванадием

Слайд 42 Срезы були алюмоиттриевого граната с ванадием
а,б,в —

Срезы були алюмоиттриевого граната с ванадием а,б,в — срез кристалла (просветленная

срез кристалла (просветленная пластина), г — готовое изделие (затвор)


Слайд 43 Скорость роста, пирамиды роста

Скорость роста, пирамиды роста

Слайд 44 Свойства кристаллов соединений Al2O3-Y2O3

Свойства кристаллов соединений Al2O3-Y2O3

  • Имя файла: elementarnye-protsessy-rosta-kristallov-lektsiya-2.pptx
  • Количество просмотров: 117
  • Количество скачиваний: 0