ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дислокационная структура из "Высокотемпературная кристаллизация из расплава" Инденбомом [41] была развита макроскопическая теория образования дислокаций и остаточных напряжений при росте монокристаллов. Согласно [67] неравномерное распределение температуры в растущем монокристалле способствует возникновению дислокаций. Они образуются не из-за случайных колебаний условий роста, а вследствие того, что в затвердевающих слоях межатомные расстояния зависят не только от величины температуры, но и от характера ее распределения. Ввиду нелинейности температурного поля плотность атомных плоскостей в нарастающем слое может быть меньше, чем в объеме кристалла, и ряд лишних атомных плоскостей образуют дислокации (рис. 47). При этом они вызывают остаточные деформации в монокристалле и являются источниками напряжений. [c.68] Постоянные вычисляются через константы упругой податливости монокристалла 5ц, 5x2 и 6 44, значения которых приведены в [39]. [c.69] Таким образом, плотность дислокаций зависит от кристаллографического направления. В связи с этим при выращивании монокристаллов лейкосапфира были выявлены три оптимальные кристаллографические ориентации, способствующие росту с минимальной плотностью дислокаций. Одно из них — направление роста перпендикулярно оптической оси. При этом выращивание осуществляется либо в направлении 1120 (первая ориентация), либо вдоль направления 1010 (вторая ориентация). И, наконец, третья ориентация — направление, параллельное оптической оси 0001 . Как показал опыт, каждой кристаллографической ориентации характерны свои специфические условия выращивания. На рис. 48 для второй ориентации представлено распределение дислокаций по длине монокристалла в двух кристаллографических плоскостях (1120) и (0001). Плотность дислокаций на плоскости (ООО 1) явно ниже по сравнению с затравочным монокристаллом. Дислокации, находящиеся в плоскости призмы, перпендикулярны к направлению роста и поэтому не наследуются. Согласно рис. 49, с увеличением осевого градиента температуры плотность дислокаций возрастает, причем наблюдается общая закономерность (независимо от величины осевого градиента температуры) плотность дислокаций вначале резко падает, а затем растет. На этот рост существенное влияние могут оказывать примеси при К 1 они, оттесняясь к концу кристаллизации, способствуют увеличению плотности дислокаций. [c.69] Необходимо иметь в виду, что при высоких температурах восходящая диффузии примеси и избыточных компонентов кристаллизуемого вещества под действием поля напряжений дислокаций может способствовать локальному увеличению их концентрации. В результате на дислокациях могут возникать частицы макроскопических размеров. На рис. 50 а-в представлена кинетика данного эффекта в поле линейных и ге лико ид ал ьных дислокаций в монокристаллах иттрий-алюминиевого граната. Исследование указанного процесса позволило разделить эту кинетику на три стадии. На первой происходит декорирование геликоидальных дислокаций (см. рис. 50 а), на второй — развал геликоидалььгых дислокаций с образованием системы колец, строго ориентированных в монокристалле (см. рис. 50 б). На этой стадии уже видны механические частицы макроскопических размеров. На третьей стадии эти частицы образуют вокруг линейных дислокаций скопления, контуры которых имеют явно геометрическую форму, отражающую симметрию кристаллографической плоскости, по поверхности которой шла диффузия (см. рис. 50 в). Таким образом, в случае высокотемпературной кристаллизации (а также высокотемпературного отжига) дислокации, кроме локальных термоупругих полей, могут способствовать образованию в монокристаллах механических включений высокой плотности. Их отличие от включений, захватываемых фронтом роста, заключается в том, что размер частиц практически постоянен, а колонии этих частиц представляют собой скопления, в которых частицы находятся на строго определенном расстоянии друг от друга. Можно думать, что природа сил, приводящая к такому распределению, носит электростатический характер [69]. [c.71] Вернуться к основной статье