文档介绍：第一章薄膜的形成第二讲
§ 成核理论
包括: 微滴理论——热力学方法
原子理论——统计物理学方法
2、原子理论
当原子数>100个以上的微滴,其表面能和自由能可以用块状材料的相应数值。当小于100个以下,甚至几个原子的微滴时,需用原子理论。
1924年,弗仑凯尔(Frenkel)提出成核理论原子模型
物理模型:
临界核
最小稳定核
结合能
4-7个
原子团
4-7个
原子团
临界核和最小
稳定核随基片
温度的变化。
T1
T2
T3
T
(111)//基片表面
(100)//基片表面
4-7个
原子团
E2
E3= 2E2
E4= 4E2~5E2
E4= 6E2
E5= 8E2
当基片表面吸附弱而三个原子团被吸附的不牢时,动态平衡却有利于四原子结构→(100)//基片表面
结论:当原子团达到四原子以后,其结构有两种:
平面结构、角锥结构。
E2>EP时→形成三角锥结构
2E2>EP时→可能形成四角锥结构
E2<EP时→形成平面结构
对于在金属基片上沉积金属,一般其临界核的体积大约为7个原子(不超过)。
成核速率∝临界核密度×每个核的捕获范围×吸附
原子向临界核的总速度
※由统计理论,临界核密度:
两种成核理论的对比:
微滴理论(毛细作用理论)—热力学—凝结论,适用于描述大的临界核,可用热力学参数.
原子理论—统计物理学—原子成核与生长模型,适用于描述小的临界核.
§ 凝结系数
凝结:吸附原子结合成对及其以后的过程.
凝结系数: