科学出版社：《半导体材料》课程教学资源（PPT课件）第三章 晶体生长

1)晶核形成时,系统自由能变化组成 总能量变化=驱动力 阻力 体系体积自由能差(负值)新增表面能 △G △Gy △Gs 4兀r3△g/3+ 4πr2

1)晶核形成时,系统自由能变化组成 总能量变化= 驱动力 + 阻力   体系体积自由能差(负值) 新增表面能 △G = △GV + △GS = V. △gv + S.σ =4r 3 △gv /3 + 4r 2 σ

<r <r r个,△G个 消失几率>长大几率 △G →晶核不能长大 个表面自由能 r=r'(临界半径) △G=△Gmax=△G 晶核 晶胚 消失几率=长大几率 临界状态 ■r<r<r r个,△G↓ 消失几率<长大几率 自发长大,但晶胚不稳定 体积自由能 0 △G<0, 消失几率<长大几率 晶胚稳定长大形成晶核

◼ 0 r r * r , △G  消失几率长大几率 晶核不能长大 ◼ r =r * (临界半径) △G= △G max= △G * 消失几率=长大几率 临界状态 ◼ r * r r0 r , △G  消失几率长大几率 自发长大,但晶胚不稳定 ◼ r  r0 △G 0, 消失几率长大几率 晶胚稳定长大形成晶核

2)按照r大小,晶核的分类 r <r<r 0 亚稳晶核 r=r'(临界半径) 临界晶核(胚) r>ro 稳定晶核

2)按照r大小,晶核的分类 ◼ r * r r0 亚稳晶核 ◼ r =r * (临界半径) 临界晶核(胚) ◼ r  r0 稳定晶核

3)临界晶核半径r r时 △G=△Gm=△G,所以导数为零 4πr2△g+8rG=0 →r2=-2/△g 熔体中, r*与△7成反比,即过冷度△T越大,r越小;

3)临界晶核半径r * r =r *时 △G= △G max= △G * ,所以导数为零. 4r 2 △gv + 8r σ =0 r* 与ΔT 成反比，即过冷度ΔT 越大，r* 越小； 熔体中，  r * = -2 σ/ △gv