LISTA SURSELOR UTILIZATE 35
nucleată
Nuclearea este prima fază a debutului de tranziție de fază. Formează numărul principal de embrioni în creștere constantă a unei noi faze stabile din faza inițială metastabilă. Începutul acestei etape este cauzat de factori externi care creează metastabilitate, iar sfârșitul este cauzat de o scădere a gradului de metastabilitate. După etapa nucleația este pasul colaps, care are loc o creștere în continuare a noilor nuclee de fază la o cantitate substanțial constantă de ele. Nuclearea este de două tipuri: omogenă și eterogenă.
Homogenizarea nucleară este reprezentată de apariția fluctuațiilor noilor nuclee de fază în faza inițială în absența impurităților. La faza inițială a timpului de nucleație metastabile pentru a ajunge la o dimensiune de la care cresc în mod ireversibil, devenind centre de condensare a unei noi faze. Omogenă nucleare se observă, de regulă, în sisteme care au fost supuse purificării preliminare de particule străine. Interesul cel mai important este etapa nucleării în sisteme eterogene, cum ar fi vaporii suprasaturați și particulele străine prezente în volumul său. În centrele eterogene, picăturile încep să se formeze. Particula poate fi încărcat sau neutru, se dizolvă complet sau parțial în vaporii de apă condensează pe ea, suprafața unui centru eterogen insolubil poate fi complet sau parțial umectabil. În final, dimensiunea critică a picăturilor în timpul nucleării pe centrele umede poate fi determinată de peliculă lichidă subțire sau groasă. Dintre acestea, a priori parametrii necunoscuți care depind semnificativ de caracteristicile procesului de nucleatie, cum ar fi numărul de picături generate și mărimea medie a acestora, pas durata de timp (Figura 1).
Figura 1 - Graficul dependenței proceselor heterogene și omogene de nucleare a centrelor fazei lichide cu suprasaturarea
Cu mărirea dimensiunii particulelor, dimensiunea critică a picăturilor pentru nucleare pe centrele umede este determinată de filmele mai groase [1].
Procesul de nucleare
Atomii adsorbiți pot migra peste suprafață și, colizându-se cu alți atomi, formează mici particule (clustere) - embrioni. Ele, în comparație cu atomii individuali, ar trebui să fie mai rezistenți la re-evaporare. În majoritatea teoriilor se afirmă că, de îndată ce embrionul atinge o anumită valoare critică, în medie, nu se mai descompune în atomi individuali, ci crește. Există două teorii fundamentale ale nucleării în filmele subțiri, bazate pe modelele capilare și atomice, care diferă în abordarea calculării energiei nucleării. Există, de asemenea, un al treilea model care merită atenție, care subliniază posibilitatea evaporării clusterelor de pe un substrat. Modelul capilar prezice faptul că schimbarea energiei libere în formarea embrionului are un maxim, adică embrionul crește și trece prin dimensiunea critică, deoarece are un minim de stabilitate în ceea ce privește disocierea în faza de vapori. Energia maximă liberă este obținută ca urmare a unei competiții între doi parametri: un raport foarte mare suprafață-volum în embrionii mici, datorită căruia stabilitatea lor scade și prezența energiei de condensare, ceea ce sporește stabilitatea embrionilor cu o creștere a dimensiunii lor. Astfel, embrionii care depășesc dimensiunea critică își cresc rapid stabilitatea cu fiecare atom atașat, iar procesul de distrugere și evaporare devine puțin probabil. Procesul de re-evaporare este în mod clar influențat de temperatura substratului, dacă nu există alte efecte asupra suprafeței. În experiment, temperatura corespunzătoare la care condensul începe să fie observat se numește T0 critică. La T <Т0 среднее время жизни адсорбированного атома настолько велико, что все атомы попадающие на подложку, захватываются устойчивыми зародышами и конденсация с самого начала является полной. Поэтому, зависимость массы конденсата от времени с момента начала процесса нанесения пленки будет линейной (рисунок 2)
Figura 2 - Dependența masei substanței condensate
din timp la diferite temperaturi ale substratului
Figura 3 - Dependența energiei libere a educației
embrion de la dimensiunea sa
Prin creșterea temperaturii substratului, gradul de suprasaturare scade, durata medie de viață a atomilor adsorbiți este redusă și suprafață adatom crește coeficientul de difuzie. Mărimea nucleului critic și granulozitatea filmului depind puternic de natura metalului. Pentru metalele refractare (punct de fierbere ridicat), cum ar fi W, Mo, Ta, Pt și Ni, chiar embrionii foarte mici sunt stabili. Metale având un punct de fierbere scăzut, cum ar fi Cd, Mg și Zn, embrionii trebuie sa fie suficient de mare înainte ca acestea să devină stabile, stabilitatea lor cu creșterea dimensiunii crește foarte încet, sau disociere refierte rămân astfel probabil. Nucleii critici ar trebui să fie mari dacă energia de suprafață a materialului condensat este mare, iar materialul substratului este mic [2].
Cu cât legătura dintre atomi și substrat este mai puternică, cu atât este mai puțin nucleul critic și cu atât mai mult este frecvența de nucleare. O creștere a temperaturii substratului va duce la o creștere a dimensiunii nucleului critic. În plus, structura insulei va persista la grosimi medii mari decât cele care corespund temperaturilor scăzute. O creștere a ratei de depunere duce la o creștere a ratei nucleării și la formarea unor insule mai mici. Se formează o peliculă continuă la grosimi mai mici.
Trimiteți-le prietenilor: