Адсорбция и образование зародышей конденсированной фазы
Рефераты по химии / Закономерности образования и роста покрытий / Адсорбция и образование зародышей конденсированной фазыСтраница 2
G=
4рR3 /3 -
4рR2 , (2.3)
где - удельная объемная свободная энергия;
- поверхностная энергия; R- размер частиц.
Критическому размеру зародыша Rкр, как уже отмечалось, соответствует максимуму свободной энергии. Тогда для R=Rкр выполняется условие
d (G)/ d R=0.
После дифференцирования (7.3) получим уравнение , в результате решения которого имеем Rкр= 2
/
.
Оценки показывают, что при низкой температуре конденсации критический размер зародыша может составлять Rкр = (5…10).10-10 м, т.е. иметь размеры нескольких атомов. Отметим, что в этом случае при присоединении следующего атома ДG будет изменяться дискретно. Вместе с тем термодинамическая теория предполагает непрерывное изменение поверхностной энергии и свободной энергии Гиббса. Следовательно, для описания частиц малого размера это условие не всегда выполняется. По этой причине более строгой и универсальной является статистическая теория зародышеобразования. В данной теории, исходя из параметров межатомного взаимодействия отдельных атомов, особенностей их поведения определяются вероятности роста и распада кластеров. К недостаткам данной теории можно отнести сложность расчета кластеров, состоящих из 6 и более атомов.
Зародышеобразование по флуктуационному механизму протекает в случае, когда на поверхности подложки образуется адсорбционная фаза с плотностью, превышающей критическую, . При этом флуктуация плотности
а ~
а.
В общем случае критическая плотность адатомов зависит от природы материала подложки, ее температуры.
При больших временах осаждения, когда на поверхности образуется равновесная плотность адатомов, условие зародышеобразования имеет вид
.
Тогда плотность потока, при которой протекает процесс зародышеобразования, может быть получена из условия
(2.4)
Данное условие графически представлено на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 – Область режимов осаждения, при которых протекает зародышеобразование
Анализ выражения (2.4) показывает следующее:
1) существуют некоторые пороговые значения плотности потока падающих частиц jк, ниже которых зарождение конденсированной фазы не происходит;
2) пороговое значение jк зависит от температуры; при снижении температуры поверхности подложки пороговое значение jк уменьшается.
Аналогичные выводы можно сделать по отношению к температуре. Максимальное значение температуры Tк, при которой происходит конденсация, получило название критической температуры или температуры Кнудсена. Значение Tк зависит, в основном, от природы атомов металла, плотности падающих частиц, состояния поверхности подложки. Наличие в падающем на поверхность потоке заряженных частиц, атомных ассоциатов (частиц из нескольких атомов) способствует процессам зародышеобразования, т. к. увеличивается фа и снижается вероятность перехода частиц в газовую фазу.
Информация о химии
Жолио-Кюри (Joliot-Curie), Ирен
Французский физик Ирен Жолио-Кюри родилась в Париже. Она была старшей из двух дочерей Пьера Кюри и Марии Склодовской-Кюри. Мари Кюри впервые получила радий, когда Ирен был всего год. Приблизительно в это же время дед Ирен по линии ...
Томсон (Thomson), Джозеф Джон
Английский физик Джозеф Джон Томсон родился в Читхэм-Хилл, пригороде Манчестера, в семье Джозефа Джеймса и Эммы (в девичестве Суинделлс) Томсон. Поскольку отец, книготорговец, хотел, чтобы мальчик стал инженером, его в возрасте че ...
Os — Осмий
ОСМИЙ (лат. Osmium), Os, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 76, атомная масса 190,2, относится к платиновым металлам. Свойства: плотность 22,61 г/см3, tпл около 3027 °C. Название: назван от г ...