PDF《晶体生长的缺陷机制 3》

3 这是孪生发生于 φχχ 晶体的 面上 生长面 上的孪生区的面指数 # # 物理 由于以上产生孪晶的操作 对 层错面上的 不同层错矢量在三个可能的生长面 和 上产生了两类孪生区 这两类孪生区在原坐标 系中的取向和面指数均有改变 若在原坐标系内孪生区的面指数为 η κ λ 在 孪晶坐标系中孪生区的面指数为 ηχ κ χ λ χ 则其间 关系为 ηχ η κ λ Π κ χ η κ λ Π λ χ η κ λ Π 利用这一关系 即可求得孪生区在孪晶坐标中 的面指数 生长面上 型孪生区的面指数为 型孪生区的面指数不是χ而是χ对于 型孪生≈图在生长面上 出现两个角 凸角为 Θ 凹角为 Π 凹角对晶体生长 没有贡献 刚球模型显示 凹角 Π 与前面介绍的层 错在生长面上形成亚台阶是相同的 对晶体生长有 贡献 实际上 角 Π即为所谓的重入角 进一步用刚 球模型对二类孪生区内的原子组态进行研究 结果 表明 在 型孪生区内的表面原子具有二维正方结 构 而在 型孪生区内的表面原子组态仍然保持二 维六方结构 这与上述用坐标变换所得的结果相 同≈ 如果生长面是 面由片层错组成的孪晶 片是通过 型孪生操作而产生的 则会在生长面出 现 个高度为 Π δ 的亚台阶 如图 所示 如 果有 列标为 的原子吸附在这 个亚台阶上时 则在其右侧形成了 个全台阶 而在其上部出现 个高度为 Π δ 的亚台阶 在左侧形成了 个高 度为 Π δ 的亚台阶 全台阶会很快向右运动生 长 而在其他几个亚台阶上将会吸附标以 的列原子 在两侧产生 个全台阶 同样还产生 个Πδ和一个 Π δ 亚台阶 全台阶会很快向 两侧运动 而这个过程也可以不断地重复下去 如图 所示 层错机制能够在层错的两侧交替地产生全台 阶 即在某一时刻能在层错的一侧产生全台阶 而 型孪晶机制在某一时刻能在两侧同时产生全台阶 因而孪晶机制提供的生长速率比层错机制提供的生 长速率更高 在低饱和度下 螺位错生长速率仍高于 孪晶机制 但在饱和度提高 螺位错机制仍提供比层 错机制更高生长速率的情况下 孪晶机制提供的生 长速率将超过螺位错机制 图 产生生长台阶的晶体生长孪晶机制 型孪晶的 个亚台阶 产生台阶的过程示意图 重入角生长和粗糙面生长的协同机制 在天然矿物晶体中经常会出现很多板块晶体 如水晶 !方解石 ! 赤铁矿 ! 金刚石等 孪晶机制和重入 角机制 凹角机制 固然是其原因之一 如果重入角 生长和粗糙面生长协同作用 同样可以为晶体生长 作出贡献≈ 设想在一个晶体处于生长驱动力为各向同性的 生长系统中 该晶体是具有面心立方结构并由 面构成的多面体晶体 多面体上部经过 型孪生操 作 多面体的三个侧面不是平的晶面 其上部侧面转 变为 面 而其下部仍然为 面 其顶面和底 面都是 面 如图 所示 通常面心立方晶体 的 为光滑面 必须二维成核生长 而 是粗 糙面 无需二维成核即可生长 如果我们研究的生长 系统的过饱和度足够低 不能使光滑面 通过二 维成核生长 同时生长系统的过饱和度又足够高 可 以使粗糙面 以重入角生长 因而在这多面体晶 体中 顶面 !底面和侧面的 光滑面都不能生长 只有三个侧面的 面部分才能够生长 由于晶面 淘汰律的作用 生长快的 面在多面体中消失 晶体全部由 面组成 由于饱和度不足以在 晶面上形成二维核 在晶面上的生长停止了 但是由于孪晶的存在 又在两晶体接合处出现了 个1β的重入角 如图 所示 已经证明该角上 任何原子坐标位置均相当于生长过程中最活跃的扭 # # 卷年期图重入角生长和粗糙面生长的协同机制 折位置 重入角机制起作用 重入角机制生长的结果 是重入角消失而粗糙面 重新出现 见图 粗糙面生长再度起作用 结果导致粗糙面消失时 又 出现