Présentation

Article

1 - ÉQUILIBRE DES PHASES

2 - FORMES D’ÉQUILIBRE DES CRISTAUX

3 - COUCHES MINCES. NUCLÉATION

  • 3.1 - Nucléation tridimensionnelle
  • 3.2 - Nucléation bidimensionnelle
  • 3.3 - Mécanisme de Stranski-Krastanov
  • 3.4 - Nucléation non classique
  • 3.5 - Cinétique de la nucléation

4 - CROISSANCE DES CRISTAUX

Article de référence | Réf : A245P1 v1

Formes d’équilibre des cristaux
Surface des solides - Couches minces. Croissance cristalline

Auteur(s) : Boyan MUTAFTSCHIEV

Date de publication : 10 févr. 1990

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Auteur(s)

  • Boyan MUTAFTSCHIEV : Directeur de Recherche au CNRS, Laboratoire Maurice Letort, Villers-lès-Nancy

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

Cet article traite les phénomènes ayant lieu à l’interface entre un solide et son milieu, à l’équilibre et en cas de croissance du solide. Le trait commun est la rencontre, à l’interface, de deux flux de matière de sens opposés : l’un, constitué de molécules qui s’y déposent avant d’être incorporées dans le réseau cristallin, l’autre, de molécules qui quittent l’interface en direction du milieu. À l’équilibre, l’intensité des deux flux est égale et dépend de la cinétique interfaciale, elle-même régie par les propriétés des phases au voisinage immédiat de l’interface. À la sursaturation, représentée par la différence des potentiels chimiques dans les deux phases, le flux de croissance est prédominant, sans qu’il existe cependant une dépendance linéaire entre le flux net et la sursaturation, comme l’on aurait pu s’y attendre par analogie avec l’électrodynamique en assimilant l’interface à une résistance passive.

La voie que nous nous proposons de suivre passe donc par la considération des équilibres à l’interface entre un cristal et son milieu, qui nous révèlent les mécanismes microscopiques à la saturation, avant d’aborder la cinétique interfaciale de croissance, dont la dépendance avec la sursaturation peut être assez complexe. Deux remarques découlent de cette procédure.

— L’approche utilisée est exclusivement moléculaire-statistique. Par rapport à l’approche basée sur la thermodynamique classique et sur la mécanique des milieux continus , la méthode choisie a l’avantage de mieux visualiser les phénomènes physiques, au prix de quelques concessions à la rigueur mathématique. En outre, elle s’avère mieux adaptée au traitement des systèmes à énergie de surface élevée et fortement anisotrope, tel un cristal qui croît à partir de sa vapeur.

— Il faut souligner que la cinétique globale de croissance dépend autant de la cinétique interfaciale que de la cinétique du transport de matière du milieu vers l’interface. Cependant, les mécanismes du transport dans le volume sont communs à d’autres procédés (génie chimique, combustion, etc.) et sont traités en détail par la mécanique des fluides, d’où notre choix de ne pas dépasser dans cet article le cadre des phénomènes interfaciaux.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-a245p1


Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

2. Formes d’équilibre des cristaux

2.1 Énergie libre de surface d’un solide

En se limitant à la considération de corps à un seul composé, nous pouvons assimiler la tension de surface γ à l’énergie libre du surface f (S ), c’est-à-dire au travail dépensé pour créer une unité d’aire de surface nouvelle. Comme toute énergie libre, f (S ) contient un terme d’énergie potentielle (mesuré par le travail dépensé pour la rupture des liaisons intermoléculaires) et un terme entropique tenant compte des variations dans le comportement vibrationnel, translationnel ou rotationnel des molécules émergeant à la surface, ou dans le nombre de configurations qu’elles peuvent assumer, le tout rapporté à l’unité d’aire :

( 22 )

Si la température est bien inférieure au point de fusion du solide considéré, on peut négliger le terme entropique et estimer γ uniquement à partir des énergies des liaisons coupées. Le modèle sur lequel repose un tel calcul est présenté sur la figure 5. Si la section CC ′, qui coïncide avec une face (100) du cristal à structure cubique simple (figure 5a ), a une aire A et si le travail dépensé pour cliver le cristal suivant ce plan est W, γ est simplement égal à :

( 23 )

puisqu’il y a création de deux surfaces libres d’aire A, de chaque côté du clivage.

Appelons le travail de rupture des liaisons entre une molécule et une couche entière à la distance de j couches d’elle (figure 5a ). Il est clair que le travail W sera donné par l’expression :

...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Formes d’équilibre des cristaux
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - NOZIÈRES (P.) -   *  -  Cours de croissance cristalline au Collège de France, Paris, (non publié) (1984).

  • (2) - STERN (O.) -   Zur kinetischen Theorie des Dampfdrucks einatomiger fester Stoffe und über die Entropie-Konstante einatomiger Gase.  -  Physik Z. (Allemagne) 14, 629 (1913).

  • (3) - HENDERSON (D.), BARKER (J.A.) -   Perturbation Theories.  -  Physical Chemistry – An Advanced Treaties. Eyring (H.), Henderson (D.) et Jost (W.) ed., vol. VIIIA, Acad. Press, NY (États-Unis), p. 377-412 (1971).

  • (4) - STRANSKI (I.N.) -   Zur Theorie des Kristallwachstums.  -  Z. physik Chem. (Allemagne) 136, 259 (1928).

  • (5) - KOSSEL (W.) -   Zur Theorie des Kristallwachstums.  -  Nachrichten der wissenschaftlichen Gesellschaft Göttingen (Allemagne) 135 (1927).

  • (6) - KAISCHEW (R.) -   Über die elementaren Anlagerungs – und...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Physique Chimie

(200 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS