Методы исследования процессов кристаллизации (126,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.5

Стр.6

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» С. И. ГАРМАШОВ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ Учебное пособие Ростов-на-Дону – Таганрог Издательство Южного федерального университета 2019

Стр.2

УДК 548.5 ББК 22.37 Г20 Выпускается в соответствии с решением кафедры технической физики Южного федерального университета (протокол № 5 от 27 марта 2019 г.) Рецензенты: доктор физико-математических наук, профессор кафедры «Физика» Ростовского государственного университета путей сообщения В. А. Явна; доктор физико-математических наук, профессор кафедры общей физики Южного федерального университета В. С. Малышевский Г20 Гармашов, С. И. Методы исследования процессов кристаллизации [Электронный ресурс] : учебное пособие / С. И. Гармашов ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2019. – Текстовое (символьное) электронное издание (6,62 Мб). – 1 электрон. опт. диск (CDR). – Системные требования: процессор с тактовой частотой 1,5 ГГц и выше, 1 Гб оперативной памяти, Windows 7 SP1, Windows 8, 8.1, Windows 10 (32- и 64-разрядные версии), Acrobat Reader DC, привод DVD-ROM. ISBN 978-5-9275-3217-9 Содержит систематическое изложение материала по изучению физики процессов кристаллизации, который может быть использован при преподавании дисциплины «Экспериментальные методы исследования» для студентов направления 16.03.01 – Техническая физика, а также при выполнении ими научно-исследовательской работы. В пособии рассмотрены теоретические основы зарождения твердой (кристаллической) фазы, на базе которых детально изложены механизм и особенности реализации некоторых методов кристаллизации веществ – в частности, метода термомиграции жидких включений в кристалле под действием градиента температуры и метода квазизамкнутого объема для получения тонких пленок разлагающихся соединений. В пособие включены вопросы и задачи для контроля освоения студентами изложенного материала. Рекомендуется для студентов и аспирантов технических направлений подготовки. ISBN 978-5-9275-3217-9 УДК 548.5 ББК 22.37 © Южный федеральный университет, 2019 © Гармашов С. И., 2019 © Оформление. Макет. Издательство Южного федерального университета, 2019

Стр.3

Оглавление ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................6 ГЛАВА 1. РАВНОВЕСИЕ ФАЗ. ПЛОСКАЯ ГРАНИЦА РАЗДЕЛА ФАЗ ...............................................................................................7 1.1. Однокомпонентные системы ....................................................................7 1.2. Многокомпонентные системы ..................................................................9 ГЛАВА 2. РАВНОВЕСИЕ ФАЗ В СЛУЧАЕ ИСКРИВЛЕННОЙ МЕЖФАЗНОЙ ГРАНИЦЫ ..........................11 2.1. Понятие поверхностной энергии ............................................................11 2.2. Учет анизотропии удельной межфазной энергии. Формула Херринга ..........................................................................................12 2.3. Равновесная форма кристалла...............................................................14 ГЛАВА 3. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ..........................................................17 3.1. Образование зародышей кристаллизации ...........................................17 3.2. Механизм двумерного зародышеобразования .....................................18 3.3. Нормальный механизм ...........................................................................19 3.4. Механизм роста на винтовых дислокациях..........................................20 3.5. Скорость роста при различных механизмах ........................................21 ГЛАВА 4. ТЕРМОМИГРАЦИЯ. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЯВЛЕНИЯ ..................................................................................22 4.1. Механизм процесса миграции (плоские прослойки) ...........................22 4.2. Форма и скорость цилиндрических включений (методика расчета) ..........................................................................................29 4.2.1. Равновесная форма включения ....................................................30 4.2.2 Неравновесная форма включения ................................................32 4.3. Определение параметров межфазных процессов из движения цилиндрических включений ..................................................37 4.4. Методика определения степени анизотропии межфазной энергии ........................................................................................39

Стр.4

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ТЕРМОМИГРАЦИИ ..................................................................................41 5.1. Общие сведения .......................................................................................41 5.2. Образец .....................................................................................................42 5.3. Нагревательная система .........................................................................43 5.4. Вакуумная установка ..............................................................................44 5.5. Измерение вакуума .................................................................................46 5.6. Измерение температуры с помощью термопары .................................49 5.7. Измерение температуры с помощью пирометра ..................................50 5.8. Основы работы с пирометром ЛОП-72 ..................................................51 5.9. Обработка образца по окончании эксперимента .................................53 5.10. Задания по обработке формы сечения мигрировавшего включения ..........................................................................55 Контрольные вопросы к главам 1–5 ................................................57 ГЛАВА 6. ОСАЖДЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК В ВАКУУМЕ ...59 6.1. Термическое испарение как метод получения пленок .......................59 6.2. Вакуум в тонкопленочной технологии ..................................................60 6.3. Гетерогенное образование зародышей ..................................................63 6.4. Режимы роста тонких пленок .................................................................65 6.5. Испарители с резистивным нагревом ...................................................66 ГЛАВА 7. ОСОБЕННОСТИ ИСПАРЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ .69 7.1. Общие замечания ....................................................................................69 7.2. Специальные методы испарения соединений .....................................71 7.2.1. Метод дискретного (взрывного) испарения .................................71 7.2.2. Метод импульсного лазерного осаждения пленок .....................72 7.2.3. Метод квазизамкнутого объема ....................................................73 ГЛАВА 8. ПОЛУЧЕНИЕ ПЛЕНОК СУЛЬФОИОДИДА СУРЬМЫ МЕТОДОМ КВАЗИЗАМКНУТОГО ОБЪЕМА ........75 8.1. Вакуумная установка ..............................................................................75 8.2. Вещество-источник ..................................................................................76 8.3. Подложка ..................................................................................................76 4

Стр.5

8.4. Испарительная система ..........................................................................77 8.5. Контроль температурного режима ........................................................78 8.6. Анализ полученных пленок ...................................................................80 8.7. Задания на проведение эксперимента по получению пленок SbSI ............................................................................80 Контрольные вопросы к главам 6–8 ................................................82 Литература ....................................................................................................84 5

Стр.6