PDF《晶体生长的缺陷机制 3》

评述晶体生长的缺陷机制3 王继扬山东大学晶体材料国家重点实验室 济南 摘要晶体生长是一个复杂的相变过程 自 年代以来 闵乃本及其研究组系统地研究了晶体生长的缺陷机制 在理论分析和实验观察的基础上 他们发展了晶体生长的位错机制 包括刃位错和混合位错机制 !层错机制 !孪晶机 制!重入角机制以及重入角生长和粗糙界面生长的协同机制 根据这些机制可以得出结论 任何可以在晶体生长表面 提供台阶源的缺陷都能为晶体生长作出贡献 这些台阶源包括完全台阶和不完全台阶 亚台阶 近年来 ° 及其合作者系统地研究了在照相工业中广泛应用的卤化银和金属银的晶体生长机理 在大量实验事实和理论分析的 基础上 他们认为亚台阶理论 称作闵氏理论 不仅可适用于溶液生长 也适用于气相生长的机理研究 不仅适于作理 论分析 而且可用于寻求最佳生产条件的指导 亚台阶理论是晶体生长的一个普适理论 文章介绍了闵乃本及其研究 组提出的理论及 ° 研究组近年来在这方面的工作进展 关键词 晶体生长 生长机制 缺陷 ΔΕΦΕΧΤ ΜΕΧΗΑΝΙΣ Μ ΟΦ ΧΡ ΨΣΤΑΛ Γ Ρ Ο ?ΤΗ ? 2≠ Σ τα τε Κ εψ Λαβορ α τορ ψ οφ Χ ρ ψ σ τα λ Μ α τερ ια λ σ Σηανδονγ Υνι? ερ σ ιτψ ? ιναν Χ η ινα Αβσ τραχτ ≤ ≥ .

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3 国家重点基础研究发展规划项目 收到 引言 晶体生长是一种复杂的相变过程 迄今为止 人 们尚难以为实际晶体生长过程提出一个完备的 !定 量的理论 年 吉布斯 ? ≈ 首先指出 了完整晶体生长不是一个连续过程 当原子铺满一 层后 需克服一个垫垒 新的一层才能继续生长 世纪 年代 和≥提出完整晶体生长的 二维成核微观理论 年代 ? ≤ ? ≈ 提出了螺 旋位错生长机制 发展了缺陷晶体生长的微观理论 年∏≈等加以总结 为晶体生长的界面 过程理论奠定了基础 世纪 年代后 人们在实际晶体生长中并 未考虑过螺位错以外的缺陷对晶体生长的贡献 自##物理 年代以来 闵乃本等系统地发展了晶体生长的缺 陷机制 将螺位错机制推广到包含刃位错 !混合位错 的位错机制≈ 提出了包含层错机制≈ ) !孪晶机 制≈ ! 重入角机制≈ 的晶体生长的亚台阶机制 以及重入角生长和粗糙界面生长的协同机制≈ 全 面发展了晶体的缺陷生长理论 近年来 荷兰晶体学 家°等在研究/ 闵氏理论0的基础上进一步 发展了亚台阶生长机制 将其应用于感光工业规模 生产的卤化银和金属银的形态和生长机制的研究 中 认为闵氏亚台阶理论是晶体生长中一个普遍适 用的理论 本文将简要介绍闵乃本晶体生长缺陷机 制的主要观点及 研究组的一些工作 晶体生长的位错机制 年代以来 人们并未进一步考虑到螺位错以 外其他缺陷在晶体生长中的作用 ∞ ∏ ≈ 观察 到刃位错可为晶体生长提供台阶源 在这一实验事 实的启发下 闵乃本等≈ 对不同类型位错所引起的 点阵面的畸变以及在表面露头处邻近的原子组态进 行分析 提出在实际晶体中 若表面与位错线相交 且不处于以位错的伯格斯 ∏ 矢量为轴的晶带 中 则位错在该表面的露头处将存在永不消失的台 阶 而不管位错线的取向如何 即不论是螺型位错 ! 刃型位错 还是混合型位错 闵乃本通过解释刃位错 的形成 在图 中形象地说明了将完整晶体切开 而插入原子层形成的刃位错 能将原来互相平行 !互 不连通的 点阵转变为一个螺蜷面 ≈ 刃位 错露头点在 面上即成为一个永不消失的台阶 源图纯刃位错 和纯螺位错 在 面上产生生长台阶示意图 为进一步说明这一点 可将纯/ 螺型0位错和纯 / 刃型0位错形成台阶作一比较 图 与图 的 位错具有相同的≈ 伯格斯矢量 但在图 中位 错线平行于≈ 为纯刃型位错 而在图 中位 错线平行于≈ 为一纯螺型位错 从图中可见 这 两种位错都使晶体中的 点阵面从无限多层相 互平行 !互不连通的原子面转变为单一螺蜷面 都在 表面上形成了永不消失的台阶 它们对晶体生 长的贡献是完全相同的 因此不论是螺型位错 !刃型 位错还是混合型位错都可为晶体生长提供不消失的 台阶 晶体生长的层错机制 除了位错之外 ∏ 等曾提出过在简单立方 晶体中的层错可作为生长台阶源的设想≈ 但是 在简单立方结构中是不可能存在层错的 层错是一种面缺陷 在密堆积结构中 正常堆积 次序发生破坏的区域称为层错 在面心立方 结 构中经常观察到层错 闵乃本等在实际考察 晶 体的层错结构后 提出了层错机制≈ ) 在 晶体中 层错面为 层错矢量为 Π