Вакансионные механизмы эволюции кристаллов и тонких плёнок под влиянием внешней нагрузки

Ключевые слова: вакансия, кристалл, пора, разрушение, морфологическая неустойчивость

Аннотация

В работе рассмотрена эволюция поверхности кристаллов и тонких пленок под воздействием потока частиц и механической нагрузки. Возникновение неустойчивости на плоской поверхности кристалла может вызвано наличием вакансий в объеме кристалла, которые диффундируют к поверхности кристалла или к микропорам в его объеме. Показано, что описанный эффект может вызывать появление шероховатости и волнистости на поверхности кристалла с характерными масштабами, определяемыми свойствами потока частиц. Получено аналитическое выражение для критерия возникновения неустойчивости и описаны различные последствия развития неустойчивости. Результаты могут быть использованы для оценки условий роста тонких плёнок, при которых поверхность устойчива к возникновению шероховатости по вакансионному механизму. Также исследована эволюция микропор, содержащихся в объеме кристалла, под воздействием растягивающих механических напряжений.

Keywords: vacancy, crystal, pore, destruction, morphological instability

Abstract

The paper considers the evolution of crystal surface and thin films under the influence of a flow of particles and mechanical load. The appearance of instability of flat surface may be caused by the presence of vacancies in the bulk of the crystal, which can diffuse to the surface or to micropores in the bulk crystal. It is shown that the described effect can cause the appearance of roughness and waviness on the crystal surface with characteristic scales determined by the particle flow. An analytical expression is obtained for the criterion for the occurrence of instability. The results can be used to assess the growth conditions of thin films under which the surface is resistant to roughness by the vacancy mechanism. Evolution of pores in the bulk crystal under tensile stress is also studied.