Плавление поликристаллических плёнок свинца и висмута на аморфных углеродных положках
Приводятся результаты исследования плавления сплошных поликристаллических плёнок свинца и висмута, напыленных на аморфную углеродную подложку. Установлено, что плавление поликристаллических плёнок различных металлов, размеры кристаллитов которых распределены в широком интервале значений, осуществляе...
Saved in:
| Date: | 2012 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2012
|
| Series: | Физическая инженерия поверхности |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101881 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Плавление поликристаллических плёнок свинца и висмута на аморфных углеродных положках / В.Н. Сухов, С.В. Дукаров, И.Г. Чурилов, С.И. Петрушенко, А.В. Павлов // Физическая инженерия поверхности. — 2012. — Т. 10, № 4. — С. 423-429. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101881 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1018812025-02-09T20:07:43Z Плавление поликристаллических плёнок свинца и висмута на аморфных углеродных положках Сухов, В.Н. Дукаров, С.В. Чурилов, И.Г. Петрушенко, С.И. Павлов, А.В. Приводятся результаты исследования плавления сплошных поликристаллических плёнок свинца и висмута, напыленных на аморфную углеродную подложку. Установлено, что плавление поликристаллических плёнок различных металлов, размеры кристаллитов которых распределены в широком интервале значений, осуществляется в некотором интервале температур. На основании данных о размерах кристаллитов и ширине температурного интервала плавления оценена средняя энергия межзёренных границ в плёнках свинца. У роботі наведено результати дослідження плавлення полікристалічних плівок свинцю та вісмуту на аморфних вуглецевих підкладках. Встановлено, що плавлення полікристалічних плівок металів, розміри кристалітів яких розподіленні у широкому інтервалі значень, відбувається у деякому інтервалі температур. На підставі даних щодо розмірів кристалітів та значення температурної ширини інтервалу плавлення було оцінено середню енергію міжзеренних границь кристалітів у плівках свинцю. The paper represents study results of melting continuous polycrystalline lead films and bismuth deposited on an amorphous carbon substrate. The research yields a conclusion that melting of polycrystalline films of different metals, the crystalline size of which ranges widely, is carried out within a certain temperature range. The average energy of gain boundaries in lead films is estimated according to the data on crystallites size and melting temperature range. 2012 Article Плавление поликристаллических плёнок свинца и висмута на аморфных углеродных положках / В.Н. Сухов, С.В. Дукаров, И.Г. Чурилов, С.И. Петрушенко, А.В. Павлов // Физическая инженерия поверхности. — 2012. — Т. 10, № 4. — С. 423-429. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101881 538.975 ru Физическая инженерия поверхности application/pdf Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Приводятся результаты исследования плавления сплошных поликристаллических плёнок свинца и висмута, напыленных на аморфную углеродную подложку. Установлено, что плавление поликристаллических плёнок различных металлов, размеры кристаллитов которых распределены в широком интервале значений, осуществляется в некотором интервале температур. На основании данных о размерах кристаллитов и ширине температурного интервала плавления оценена средняя энергия межзёренных границ в плёнках свинца. |
| format |
Article |
| author |
Сухов, В.Н. Дукаров, С.В. Чурилов, И.Г. Петрушенко, С.И. Павлов, А.В. |
| spellingShingle |
Сухов, В.Н. Дукаров, С.В. Чурилов, И.Г. Петрушенко, С.И. Павлов, А.В. Плавление поликристаллических плёнок свинца и висмута на аморфных углеродных положках Физическая инженерия поверхности |
| author_facet |
Сухов, В.Н. Дукаров, С.В. Чурилов, И.Г. Петрушенко, С.И. Павлов, А.В. |
| author_sort |
Сухов, В.Н. |
| title |
Плавление поликристаллических плёнок свинца и висмута на аморфных углеродных положках |
| title_short |
Плавление поликристаллических плёнок свинца и висмута на аморфных углеродных положках |
| title_full |
Плавление поликристаллических плёнок свинца и висмута на аморфных углеродных положках |
| title_fullStr |
Плавление поликристаллических плёнок свинца и висмута на аморфных углеродных положках |
| title_full_unstemmed |
Плавление поликристаллических плёнок свинца и висмута на аморфных углеродных положках |
| title_sort |
плавление поликристаллических плёнок свинца и висмута на аморфных углеродных положках |
| publisher |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101881 |
| citation_txt |
Плавление поликристаллических плёнок свинца и висмута на аморфных углеродных положках / В.Н. Сухов, С.В. Дукаров, И.Г. Чурилов, С.И. Петрушенко, А.В. Павлов // Физическая инженерия поверхности. — 2012. — Т. 10, № 4. — С. 423-429. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
| series |
Физическая инженерия поверхности |
| work_keys_str_mv |
AT suhovvn plavleniepolikristalličeskihplenoksvincaivismutanaamorfnyhuglerodnyhpoložkah AT dukarovsv plavleniepolikristalličeskihplenoksvincaivismutanaamorfnyhuglerodnyhpoložkah AT čurilovig plavleniepolikristalličeskihplenoksvincaivismutanaamorfnyhuglerodnyhpoložkah AT petrušenkosi plavleniepolikristalličeskihplenoksvincaivismutanaamorfnyhuglerodnyhpoložkah AT pavlovav plavleniepolikristalličeskihplenoksvincaivismutanaamorfnyhuglerodnyhpoložkah |
| first_indexed |
2025-11-30T09:40:06Z |
| last_indexed |
2025-11-30T09:40:06Z |
| _version_ |
1850207745424228352 |
| fulltext |
423
ВВЕДЕНИЕ
Исследование процессов, происходящих при
отжиге и плавлении поликристаллических плё-
нок, имеет многолетнюю историю [1 – 5]. При
этом, поведение мелкодисперсных плёнок,
вследствие размерной зависимости многих
физических свойств существенно отличается от
поведения массивных поликристаллических
объектов. Весьма информативными являются
исследования свойств конденсированных плё-
нок на подложках с градиентом температур. В
этом случае в разных точках подложки, в одном
эксперименте, можно наблюдать состояния об-
разца, соответствующие различным температу-
рам. Ранее в подобных экспериментах было ус-
тановлено, что плавление достаточно толстых
сплошных поликристаллических плёнок ме-
таллов и бинарных сплавов может происходить
в некотором интервале температур [6 – 8].
Как правило, отличие в поведении мелко-
дисперных объектов от массивных образцов
объясняются вкладом атомов приповерхност-
ного слоя, относительное число которых воз-
растает с уменьшением характерного раз-
мера. При этом зачастую не рассматривают
внутреннюю структуру материала. Однако,
в случае когда образец состоит из нанодис-
персных поликристаллов на его поведение
оказывает существенное влияние межкрис-
таллитная энергия, т.е. энергия, приходящая-
ся на единицу поверхности раздела кристал-
литов. Несмотря на большое количество
разработанных экспериментальных и теоре-
тических методов определения межкристал-
литной энергии, их результаты часто неод-
нозначны и противоречивы [9 – 11].
В настоящей работе выполнены иссле-
дования плавления сплошных поликрис-
таллических плёнок свинца и висмута раз-
личной толщины, на аморфных углеродных
подложках.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В качестве объектов исследования были
выбраны плёнки свинца и висмута, толщи-
ной 200 – 2000 нм, которые конден-
УДК 538.975
ПЛАВЛЕНИЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЁНОК СВИНЦА И ВИСМУТА
НА АМОРФНЫХ УГЛЕРОДНЫХ ПОДЛОЖКАХ
В.Н. Сухов, С.В. Дукаров, И.Г. Чурилов, С.И. Петрушенко, А.В. Павлов
Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина
Украина
Поступила в редакцию 06.11.2012
Приводятся результаты исследования плавления сплошных поликристаллических плёнок свинца и
висмута, напыленных на аморфную углеродную подложку. Установлено, что плавление поли-
кристаллических плёнок различных металлов, размеры кристаллитов которых распределены в
широком интервале значений, осуществляется в некотором интервале температур. На основании
данных о размерах кристаллитов и ширине температурного интервала плавления оценена средняя
энергия межзёренных границ в плёнках свинца.
Ключевые слова: плавление, кристаллизация, поликристаллические плёнки.
У роботі наведено результати дослідження плавлення полікристалічних плівок свинцю та вісмуту
на аморфних вуглецевих підкладках. Встановлено, що плавлення полікристалічних плівок металів,
розміри кристалітів яких розподіленні у широкому інтервалі значень, відбувається у деякому інтервалі
температур. На підставі даних щодо розмірів кристалітів та значення температурної ширини інтервалу
плавлення було оцінено середню енергію міжзеренних границь кристалітів у плівках свинцю.
Ключові слова: плавлення, кристалізація, полікристалічні плівки.
The paper represents study results of melting continuous polycrystalline lead films and bismuth deposited on
an amorphous carbon substrate. The research yields a conclusion that melting of polycrystalline films of
different metals, the crystalline size of which ranges widely, is carried out within a certain temperature
range. The average energy of gain boundaries in lead films is estimated according to the data on crystallites
size and melting temperature range.
Keywords: melting, crystallization, polycrystalline films.
В.Н. Сухов, С.В. Дукаров, И.Г. Чурилов, С.И. Петрушенко, А.В. Павлов, 2012
ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4424
сировались на аморфные углеродные плёнки
толщиной 20 нм, при комнатной темпера-
туре. Аморфный углерод плохо смачивается
расплавами выбранных металлов [5], благо-
даря чему существенно снижается взаимодей-
ствие металлической плёнки с материалом
подложки, а изучаемые плёнки в известной
степени могут рассматриваться как свобод-
ные. Толщина углеродной подложки в 20 нм
выбиралась для того, чтобы предотвратить
взаимодействие металла с материалом под-
ложкодержателя.
Эксперименты проводились в вакууме
10–5 – 10–6 мм.рт.ст. следующим образом. На
прямоугольный стеклянный подложкодер-
жатель методом дугового испарения предва-
рительно конденсировалась углеродная плён-
ка-подложка, на которую из молибденового
испарителя напылялась плёнка свинца или
висмута требуемой толщины. Толщина плё-
нок контролировалась в процессе их полу-
чения с помощью кварцевого резонатора.
После прекращения конденсации один конец
подложкодержателя нагревался до темпера-
туры, превышающей температуру плавления
исследуемого металла, а другой поддержи-
вался при комнатной температуре, в резуль-
тате чего вдоль подложки устанавливался
градиент температур, величина которого рас-
считывалась на основании показаний хро-
мель-алюмелевых термопар прикрепленных
к тыльной стороне подложки. Таким образом,
на подложке в одном эксперименте в одина-
ковых условиях был реализован набор состоя-
ний плёнки, соответствующих различным
температурам. Полученные плёнки охлажда-
лись в вакууме до комнатной температуры,
извлекались из вакуумной установки, и затем
исследовались в растровом электронном
микроскопе Jeol JSM-840.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Известно, что микроструктура и свойства кон-
денсированных в вакууме плёнок существен-
но зависит от температуры подложки во вре-
мя конденсации [12]. В настоящей работе
осаждение плёнок выполнялось при комнат-
ной температуре, что по отношению к темпе-
ратурам плавления исследуемых веществ
(Ts(Pb) = 600.65 К, Ts(Bi) = 544.5 К) соответст-
вует образованию столбчатой и крупнокрис-
таллической структуры [12]. Электронно-
микроскопические исследования показали,
что так же как и для других ранее исследо-
ванных подобных систем [5 – 8], полученные
образцы после нагрева и плавления в различ-
ных частях подложки имеют различную
морфологию. Микроснимки плёнок свинца и
висмута, соответствующие различным тем-
пературам, приведены на рис. 1, 2. В области
а)
б)
в)
ПЛАВЛЕНИЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЁНОК СВИНЦА И ВИСМУТА НА АМОРФНЫХ УГЛЕРОДНЫХ ПОДЛОЖКАХ
425
подложки, температура которой превышала
температуру плавления массивных образцов
металла, плёнка состоит исключительно из
отдельных сферических закристаллизовав-
шихся капель, что очевидно указывает на её
плавление (рис. 1а). Ниже температуры плав-
ления массивных образцов пленка остается
сплошной поликристаллической (рис. 1в). В
этой области в результате процессов конден-
сации и диффузии образовывались сквозные
поры, размер и площадь которых определяет-
ся температурой и продолжительностью от-
жига. Между указанными областями распо-
лагается переходная зона, в которой на элект-
ронно-микроскопических снимках в разры-
вах сплошной плёнки наблюдаются частицы
сферической формы (рис. 1б, г и рис. 2).
Для количественного изучения электрон-
но-микроскопических изображений получен-
ных образцов была создана компьютерная
программа, позволяющая определять степень
заполнения подложки плёнкой, размеры кри-
сталлитов и их распределение по размерам.
Определение степени заполнения выполня-
лось с шагом в 1 пиксель, что для типичных
электронно-микроскопических снимков, в
зависимости от микроскопического увеличе-
ния и температурного градиента, соответст-
вует изменению температуры на 0.005 –
0.01 К. Зависимости коэффициента заполне-
ния от температуры для плёнок свинца раз-
личной толщины представлены рис. 3.
г)
Рис. 1. Электронно-микроскопические фотографии раз-
личных областей плёнок свинца толщиной 1 мкм
а) 603 К, б) 600 К, в ) 585 К, г) 600 К, наклонная съёмка
(под углом = 60°).
Рис. 2. Электронно-микроскопический снимок плёнки
висмута толщиной 0.8 мкм. Чётко видны сферические
частицы, свидетельствующие о частичном плавлении
плёнки в переходной области.
а)
б)
Рис. 3. Зависимость степени заполнения от темпера-
туры для плёнки свинца толщиной а) 1100 нм и
б) 750 нм.
В.Н. СУХОВ, С.В. ДУКАРОВ, И.Г. ЧУРИЛОВ, С.И. ПЕТРУШЕНКО, А.В. ПАВЛОВ
ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4
ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4426
Как видно из рис. 3, графики можно раз-
делить на несколько областей, отличающихся
поведением коэффициента заполнения. В об-
ласти температур T > Ts отсутствует зависи-
мость коэффициента заполнения от темпера-
туры. Эта область соответствует полностью
расплавленному участку плёнки, о плавлении
которого свидетельствует его морфология (см.
выше). При движении в сторону низких тем-
ператур на графиках наблюдается быстрое
увеличение коэффициента заполнения, проис-
ходящее примерно по линейному закону. Эта
зона является переходной между полностью
расплавленной и сплошной плёнкой. Структура
переходной зоны для плёнок свинца представ-
лена на рисунках 1б, г, а для плёнок висмута на
рис. 2. Далее с уменьшением температуры на
графике находиться область диффузионной
пористости. Здесь в процессе нагрева плёнка
остаётся сплошной кристаллической, при этом
в ней наблюдаются отдельные поры, размер
которых с уменьшением температуры уменьша-
ется по экспоненциальному закону, а коэффи-
циент заполнения подложки плёнкой возрас-
тает, стремясь к 1 [13].
Переходная зона отчётливо проявляется на
достаточно толстых плёнках (при толщине плё-
нок около 1000 нм). С уменьшением толщины
плёнки переходная зона становится плохо
заметной на фоне диффузионной пористости,
которая обусловлена диффузионными процес-
сами, активно проходящими в плёнках меньшей
толщины. Ширина переходной зоны для иссле-
дованных плёнок свинца составляет около 1 К.
В качестве объяснения линейного харак-
тера температурной зависимости коэффици-
ента заполнения в переходной области было
выдвинуто предположение о том, что плёнка
в этом температурном интервале испытывает
локальное плавление. Подтверждением ло-
кального плавления плёнок в переходной зоне
служат также приведённые на рис. 1г и рис.2
микрофотографии пленок свинца и висмута,
на которых в переходной области чётко вид-
ны частицы, имеющие сферическую, либо
близкую к ней форму. При наклонной съёмке
образцов (рис. 1г) чётко видно, что наблюдае-
мые в переходной зоне частицы представля-
ют собой сферические капли с углом смачи-
вания около 120°. Сферическая форма частиц
висмута свидетельствует об их полном плав-
лении. Близкая к сферической форма частиц
свинца, по-видимому, свидетельствует о том,
что эти частицы были частично расплавле-
ны, и тут же закристаллизовались, так как на-
ходились в контакте с собственными кристал-
лами.
Плавление и диспергирование сплошных
плёнок меди при их длительном отжиге при
предплавильных температурах рассматрива-
лось в работе [14]. Авторами [14] было уста-
новлено, что плёнки меди теряют сплош-
ность и разрушаются при температурах на 100
– 150 К ниже температуры плавления мас-
сивной меди, что было интерпретировано как
локальное плавление. Снижение температу-
ры отжига приводит к тому, что процесс пол-
ного плавления плёнки занимает большее
время. Так уменьшение температуры отжига
на 50 градусов, для плёнки меди толщиной
100 нм увеличивало время её полного плавле-
ния примерно на порядок. Для объяснения
наблюдаемого явления авторы работы [14]
предложили модель, согласно которой плав-
ление кристалла начинается с его поверхно-
стей и фронты расплава движутся навстречу
друг другу. Возможность локального плавле-
ния плёнки при температуре ниже равновес-
ной температуры плавления авторы объясня-
ют различными флуктуациями энергии. Если
толщина плёнки оказывается, ниже некото-
рого, зависящего от температуры, критичес-
кого значения, плёнка плавится по всей глу-
бине и разбивается на отдельные островки.
Здесь следует отметить, что при длительном
отжиге подобное поведение плёнки может
быть объяснено исключительно диффузион-
ными процессами без участия жидкой фазы.
Кроме того, авторами работы [14] не рассмат-
ривалось влияние микроструктуры пленок, в
то время как исследованные в настоящей ра-
боте плёнки формировались по островковому
механизму и поэтому состоят из огромного
числа хаотически ориентированных моно-
кристаллических зёрен. В такой нанодис-
персной системе число границ чрезвычайно
велико, и, следовательно, вклад межгранич-
ной энергии является существенным [6]. В
литературе отмечается влияние границы
кристаллитов на кинематические характерис-
ПЛАВЛЕНИЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЁНОК СВИНЦА И ВИСМУТА НА АМОРФНЫХ УГЛЕРОДНЫХ ПОДЛОЖКАХ
427
тики плавления и кристаллизации. Так, на-
пример, в работе [15] обнаружено влияние
энергии межкристаллических границ на
скорость роста эвтектоидных кристаллов из
расплава. Очевидно, что при плавлении кри-
сталлитов чистых веществ исчезают разделя-
ющие их поверхности и высвобождается
межграничная энергия, которая стимулирует
дальнейшее плавление образца и делает его
возможным ниже равновесной температуры
плавления. При этом, поскольку вклад меж-
граничной энергии возрастает с уменьше-
нием размера кристаллита, кристаллиты раз-
личных размеров будут испытывать плавле-
ние при различных температурах. Следова-
тельно, процесс плавления однокомпонент-
ного поликристалла, состоящего из кристал-
литов различных размеров, будет совершаться
не при одной конкретной температуре, а в не-
котором температурном интервале, величина
которого очевидно определяется распределе-
нием кристаллитов по размерам и величиной
межграничной энергии.
Распределение кристаллитов по разме-
рам в исследованных плёнках приведено на
рис. 4, из которого видно, что в исследован-
ных образцах кристаллиты сильно различа-
ются по размерам (на графике S – площадь
кристаллита, <S> – средняя площадь кристал-
литов на образце, N – количество кристал-
литов, площадь которых находится в интер-
вале S/<S> ± 0.1). В частности, средний раз-
мер кристаллитов был в несколько раз меньше
максимального, а величина среднестатисти-
ческого отклонения площади кристаллита от
среднего размера составляет около 70%.
Именно это приводит к тому, что в плёнках,
плавящихся на подложках с градиентом тем-
ператур, возникает переходная зона.
Для оценки энергии межзёренных границ
можно воспользоваться известным в литера-
туре [5] уравнением, описывающим измене-
ние температуры плавления нанообъектов в
модели тройной точки
1
s
T A
T V
∆ σ = ∆ λ
, (1)
где Ts – температура плавления массива, ∆Т
– понижение температуры плавления, λ –
удельная теплота плавления, σ – поверхност-
ная энергия, V – объём, A – площадь поверх-
ности объекта.
Предположим, что плёнка является моно-
кристаллической по толщине. В качестве обо-
снования этого предположения, кроме много-
численных литературных данных, например,
[16], согласно которым плёнки полученные
методом термического напыления являются
монокристаллическими по толщине, также
могут быть сведения о среднем размере сече-
ния кристаллитов, который значительно пре-
вышает толщину изучаемой плёнки. Сред-
няя площадь кристаллитов составляет (18 –
30) мкм2, при этом длина их границы лежит
в интервале 18 – 28 мкм. Соответственно
средний характерный размер кристаллита в
плоскости подложки составляет около 5 мкм.
То есть, для всех плёнок характерный размер
кристаллита в плоскости подложки превы-
шает толщину плёнки в 5 – 10 раз. При этом
отношение средней площади кристаллита к
средней длине границы от образца к образцу
практически не менялось и составляло при-
мерно 1 мкм, что приводило к тому, что вклад
энергии межкристаллической границы в по-
ведение плёнки, от толщины образца практи-
чески не зависит.
Далее используя очевидные соотношения
для объёма кристаллита V = hS, где S – пло-
щадь поверхности зерна, h – толщина плёнки,
а также для площади межкристаллической
границы A = hl, где l – длина границы крис-
таллита, из уравнения (1) получим
12
2 2T hS T S
Thl Tl
∆ λ ∆ λσ = = . (2)
Рис. 4. Распределение кристаллитов по размерам в
плёнках свинца толщиной 1 мкм.
В.Н. СУХОВ, С.В. ДУКАРОВ, И.Г. ЧУРИЛОВ, С.И. ПЕТРУШЕНКО, А.В. ПАВЛОВ
ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4
ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4428
Как видим, в уравнение для энергии меж-
кристаллической границы не входит толщина
плёнки. При записи выражения (2) учтено,
что граница принадлежит одновременно двух
кристаллитам, поэтому площадь межкристал-
лической границы, входящая в уравнение
должна быть уменьшена в два раза.
Используя полученные эксперименталь-
ные данные о размерах кристаллитов, длинах
их границ, и величине температурного значе-
ния существования переходной зоны, с испо-
льзованием уравнения (2) оценено среднее
значение энергии межкристаллических гра-
ниц в поликристаллических плёнках свинца,
которое составляет 230 мДж/м2. В соответст-
вии с данными теоретических работ [9, 10]
для металлов с ГЦК структурой значение
энергии межкристаллической границы сос-
тавляет примерно одну треть от поверхност-
ной энергии для металла в твёрдом состоянии
при температуре 0.8Тs. Величина поверхност-
ной энергии кристаллического свинца при
температуре 0.8Ts находится в пределах 530
− 580 мДж/м2 [15, 17]. Полученное нами зна-
чение межкристаллической энергии, равное
230 мДж/м2 и составляет около 40% от вели-
чины поверхностной энергии свинца в твёр-
дом состоянии, что хорошо согласуется с из-
вестными экспериментальными и теоретиче-
скими данными (например [10], [18]).
ВЫВОДЫ
В работе проведено исследование плавления
поликристаллических плёнок свинца и вис-
мута на аморфных углеродных подложках. Ус-
тановлено, что поликристаллические плёнки
плавятся в некотором температурном интер-
вале. Предложена модель этого процесса, при
помощи которой оценена межкристаллитная
энергия плёнок свинца.
ЛИТЕРАТУРА
1. Палатник Л.С., Фукс М.Я., Косевич В.М. Ме-
ханизм образования и субструктура конденси-
рованных плёнок. – М.: Наука, 1972. – 350 с.
2. Комник Ю.Ф. Физика металлических плёнок.
– М.: Атомиздат, 1979. – 264 с.
3. Морохов И.Д., Трусов Л.И., Чижик С.П. Ульт-
радисперсные металлические среды. – М.:
Атомиздат, 1977. – 263 с.
4. Gleiter H. Nanostrured materials: basic concepts
and microstructure//Acta Materialia. – 2000. –
Vol. 48, No. 1. – P. 1-29.
5. Гладких Н.Т., Дукаров С.В., Крышталь А.П.,
Ларин В.И, Сухов В.Н., Богатыренко С.И. По-
верхностные явления и фазовые превращения
в конденсированных плёнках (монография). –
Харьков: ХНУ имени В.Н. Каразина, 2004. –
276 с.
6. Сухов В.Н., Чурилов И.Г. Внутренний размер-
ный эффект в слоистых плёночных системах
эвтектического типа // Адгезия расплавов и
пайка материалов. – 2008. – № 41. – С. 9-14.
7. Дукаров С.В., Сухов В.Н, Чурилов И.Г. Осо-
бенности плавления металлических плёнок на
несмачиваемых поверхностях//Вестник Харь-
ковского национального университета. – 2009.
– Вып. 865. – С. 77-80.
8. Гладких Н.Т., Кунченко А.В., Лазарев В.И.,
Самсоник А.Л., Сухов В.Н. Исследование
диаграмм плавкости с использованием двух-
слойных плёнок//Металлофизика и новейшие
технологии. – 1995. – Т. 17, № 3. – С. 54-60.
9. Задумкин С.Н. Приближенный расчет повер-
хностного натяжения металлов//ДАН СССР.
– 1957. – Т. 112, № 3. – С. 453-456.
10. Волович П.М., Барралье Л., Скворцова З.Н.,
Траски В.Ю. Перколяционные модели смачи-
вания границ зерен//Рос. хим. ж. (Ж. Рос.
хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), – 2008. –
Т. LII, № 1. – С. 13-20.
11. Александрова Ю.М., Александров Л.Н. О по-
верхностных явлениях при рекристаллизации
металлов//Поверхностные явления в распла-
вах и возникающих из них твердых фазах.
Нальчик: Каб.-Балк. книжн. изд-во. – 1965. –
С. 100-107.
12. Pocuca M., Brankovic Z., Brankovic G., Vasi-
ljevic-Radovic D. Influence of substrate orient-
ation on the morphology and orientation of LaNiO
[3] thin films//J. Microsc. – 2008. – Vol. 232,
No. 3. – P. 585-588.
13. Сухов В.Н., Дукаров С.В., Чурилов И.Г., Пет-
рушенко С.И., Павлов А.В. Исследование
сквозной пористости в плёнках свинца и вис-
мута на аморфной углеродной подложке//
Вестник Харьковского национального универ-
ситета. – 2011. – Вып. 965. – С. 69-73.
14. Громов Д.Г., Гаврилов С.А., Редичев Е.Н.,
Амосов Р.М. Кинетика процесса плавления-
диспергирования тонких пленок меди//Физика
твердого тела. – 2007. – Т. 49, Вып. 1. –
C. 172-178.
ПЛАВЛЕНИЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЁНОК СВИНЦА И ВИСМУТА НА АМОРФНЫХ УГЛЕРОДНЫХ ПОДЛОЖКАХ
429
15. Letellier Pierre, Mayaffre Alain, Turmine Mu-
rielle. Melting point depression of nanosolids:
Nonextensive thermodynamics approach//
Phys. Rev. B. – 2007. – Vol. 76, No. 4 –
P. 045428/1-045428/8.
16. Brener E.A., Hulter C., Pilipenko D., Temkin D.
Velocity selection problem in the presence of
the triple junction//Phys. Rev. Lett. – 2007. –
Vol. 99, No. 10. – P. 105701/1-105701/4.
17. Гладких Н.Т., Ларин В.И., Дукаров С.В. Тем-
пературная зависимость энергии твердых тел
//Функциональные материалы. – 1994. – Т. 1,
№ 2. – С. 50-54.
18. Глейтнер Г., Чалмес Б. Большеугловые грани-
цы зёрен/Пер. с англ. С.Н. Горина, В.М. Поло-
вова. – М.: Мир, 1975.
LITERATURA
1. Palatnik L.S., Fuks M.Ya., Kosevich V.M. Meha-
nizm obrazovaniya i substruktura kondensiro-
vannyh plenok. – M.: Nauka, 1972. – 350 s.
2. Komnik Yu.F. Fizika metallicheskih plenok.– M.:
Atomizdat, 1979. – 264 s.
3. Morohov I.D., Trusov L.I., Chizhik S.P. Ultradis-
persnye metallicheskie sredy. – M.: Atomizdat,
1977. – 263 s.
4. Gleiter H. Nanostrured materials: basic concepts
and microstructure//Acta Materialia. – 2000. –
Vol. 48, No. 1. – P. 1-29.
5. Gladkih N.T., Dukarov S.V., Kryshtal A.P., La-
rin V.I, Suhov V.N., Bogatyrenko S.I. Poverhno-
stnye yavleniya i fazovye prevrascheniya v kon-
densirovannyh plenkah (monografiya). – Khar-
kov: KhNU imeni V.N. Karazina, 2004. – 276 s.
6. Suhov V.N., Churilov I.G. Vnutrennij razmernyj
effekt v sloistyh plenochnyh sistemah evtektiche-
skogo tipa//Adgeziya rasplavov i pajka materialov.
– 2008. – № 41. – S. 9-14.
7. Dukarov S.V., Suhov V.N, Churilov I.G. Osoben-
nosti plavleniya metallicheskih plenok na nesma-
chivaemyh poverhnostyah//Vestnik Kharkovsko-
go nacionalnogo universiteta. – 2009. – Vyp. 865.
– S. 77-80.
8. Gladkih N.T., Kunchenko A.V., Lazarev V.I.,
Samsonik A.L., Suhov V.N. Issledovanie dia-
gramm plavkosti s ispolzovaniem dvuhslojnyh
plenok//Metallofizika i novejshie tehnologii. –
1995. – T. 17, № 3. – S. 54-60.
9. Zadumkin S.N. Priblizhennyj raschet poverhnost-
nogo natyazheniya metallov//DAN SSSR. –
1957. – T. 112, № 3. – S. 453-456.
10. Volovich P.M., Barrale L., Skvorcova Z.N., Tras-
ki V.Yu. Perkolyacionnye modeli smachivaniya
granic zeren//Ros. him. zh. (Zh. Ros. him. ob-va
im. D.I. Mendeleeva). – 2008. – T. LII, № 1. –
S. 13-20.
11. Aleksandrova Yu.M., Aleksandrov L.N. O po-
verhnostnyh yavleniyah pri rekristallizacii me-
tallov//Poverhnostnye yavleniya v rasplavah i voz-
nikayuschih iz nih tverdyh fazah. Nalchik: Kab.-
Balk. knizhn. izd-vo. – 1965. – S. 100-107.
12. Pocuca M., Brankovic Z., Brankovic G., Vasilje-
vic-Radovic D. Influence of substrate orientation
on the morphology and orientation of LaNiO [3]
thin films//J. Microsc. – 2008. – Vol. 232, No. 3.
– P. 585-588.
13. Suhov V.N., Dukarov S.V., Churilov I.G., Petru-
shenko S.I., Pavlov A.V. Issledovanie skvoznoj
poristosti v plenkah svinca i vismuta na amorfnoj
uglerodnoj podlozhke//Vestnik Kharkovskogo
nacionalnogo universiteta. – 2011. – Vyp. 965.
– S. 69-73.
14. Gromov D.G., Gavrilov S.A., Redichev E.N.,
Amosov R.M. Kinetika processa plavleniya-
dispergirovaniya tonkih plenok medi//Fizika tver-
dogo tela. – 2007. – T. 49, Vyp. 1. – C. 172-178.
15. Letellier Pierre, Mayaffre Alain, Turmine Mu-
rielle. Melting point depression of nanosolids:
Nonextensive thermodynamics approach//
Phys. Rev. B. – 2007. – Vol. 76, No. 4 –
P. 045428/1-045428/8.
16. Brener E.A., Hulter C., Pilipenko D., Temkin D.
Velocity selection problem in the presence of
the triple junction//Phys. Rev. Lett. – 2007. –
Vol. 99, No. 10. – P. 105701/1-105701/4.
17. Gladkih N.T., Larin V.I., Dukarov S.V. Tempe-
raturnaya zavisimost energii tverdyh tel// Funkcio-
nalnye materialy. – 1994. – T. 1, № 2. –
S. 50-54.
18. Glejtner G., Chalmes B. Bol’sheuglovye granicy
zeren/Per. s angl. S.N. Gorina, V.M. Polovova.
– M.: Mir, 1975.
В.Н. СУХОВ, С.В. ДУКАРОВ, И.Г. ЧУРИЛОВ, С.И. ПЕТРУШЕНКО, А.В. ПАВЛОВ
ФІП ФИП PSE, 2012, т. 10, № 4, vol. 10, No. 4
|