Аморфное твердое тело

редактировать
Некристаллический материал, составляющие атомы, молекулы или ионы которого расположены в неупорядоченном тридимене sional network

В физике конденсированного состояния и материаловедении, аморфный (от греческого a, без, morphé, shape, form) или не кристаллическое твердое тело - это твердое тело, в котором отсутствует дальний порядок, характерный для кристалл. В некоторых старых книгах этот термин использовался как синоним стекло. В настоящее время «стеклообразное твердое тело» или «аморфное твердое тело» считается всеобъемлющим понятием, а стекло - более частным случаем: стекло - это аморфное твердое тело, которое демонстрирует стеклование. Полимеры часто бывают аморфными. Другие типы аморфных твердых веществ включают гели, тонкие пленки и наноструктурированные материалы, такие как стекло.

Аморфные металлы имеют низкую вязкость, но высокую прочность

. Аморфные материалы имеют внутреннюю структуру, состоящую из взаимосвязанных структурных блоков. Эти блоки могут быть похожи на основные структурные единицы, обнаруженные в соответствующей кристаллической фазе того же соединения. Является ли материал жидким или твердым, зависит в первую очередь от связи между его элементарными строительными блоками, так что твердые тела характеризуются высокой степенью связности, тогда как структурные блоки в жидкостях имеют более низкую связность.

В В фармацевтической промышленности было показано, что аморфные лекарства имеют более высокую биологическую доступность, чем их кристаллические аналоги, из-за высокой растворимости аморфной фазы. Более того, некоторые соединения могут подвергаться осаждению в их аморфной форме in vivo, и они могут снижать биологическую доступность друг друга при совместном применении.

Содержание

  • 1 Наноструктурированные материалы
  • 2 Аморфные тонкие пленки
  • 3 Ссылки
  • 4 Дополнительная литература
  • 5 Внешние ссылки

Наноструктурированные материалы

Даже аморфные материалы имеют некоторый ближний порядок в масштабе атомной длины из-за природы химическая связь (дополнительную информацию о структуре некристаллического материала см. В разделе структура жидкостей и стекол ). Кроме того, в очень маленьких кристаллах большая часть атомов составляет кристалл; релаксация поверхности и межфазные эффекты искажают атомные позиции, понижая структурный порядок. Даже самые передовые методы определения структурных характеристик, такие как дифракция рентгеновских лучей и просвечивающая электронная микроскопия, затрудняют различение аморфных и кристаллических структур на этих масштабах длины.

Аморфные тонкие пленки

Аморфные фазы являются важными составляющими тонких пленок, которые представляют собой сплошные слои толщиной от нескольких нанометров до нескольких десятков микрометров, нанесенные на подложку. Так называемые модели структурных зон были разработаны для описания микроструктуры и керамики тонких пленок как функции гомологической температуры Th, то есть отношения температуры осаждения к температуре плавления. Согласно этим моделям необходимым (но не достаточным) условием возникновения аморфных фаз является то, что T h должно быть меньше 0,3, то есть температура осаждения должна быть ниже 30% от температуры плавления.. Для более высоких значений поверхностная диффузия осажденных разновидностей атомов позволила бы сформировать кристаллиты с дальним атомным порядком.

Что касается их применения, аморфные металлические слои сыграли важную роль в открытии сверхпроводимости в аморфных металлах Бакелем и Хильшем. Сверхпроводимость аморфных металлов, включая аморфные металлические тонкие пленки, теперь понимается как результат фононно-опосредованного куперовского спаривания, а роль структурного беспорядка может быть объяснена на основе теории сверхпроводимости Элиашберга с сильной связью. Сегодня оптические покрытия из TiO 2, SiO 2, Ta2O5 и т. Д. и их комбинации в большинстве случаев состоят из аморфных фаз этих соединений. В тонких аморфных пленках как газоразделительном мембранном слое проводится много исследований. Наиболее технологически важная тонкая аморфная пленка, вероятно, представлена ​​слоями SiO 2 толщиной в несколько нанометров, служащими изолятором над проводящим каналом металлооксидного полупроводникового полевого транзистора (MOSFET ). Кроме того, гидрированный аморфный кремний, короче a-Si: H, имеет техническое значение для тонкопленочных солнечных элементов. В случае a-Si: H отсутствие дальнего порядка между атомами кремния частично вызвано присутствием водорода в процентном диапазоне.

Возникновение аморфных фаз оказалось явлением, представляющим особый интерес для изучения роста тонких пленок. Примечательно, что рост поликристаллических пленок часто используется и ему предшествует начальный аморфный слой, толщина которого может составлять всего несколько нм. Наиболее изученным примером являются тонкие пленки мультикристаллического кремния, где типа неориентированной молекулы. Первоначальный аморфный слой наблюдался во многих исследованиях. Клиновидные поликристаллы были идентифицированы с помощью просвечивающей электронной микроскопии как вырастающие из аморфной фазы только после того, как последняя превысила определенную толщину, точное значение которой зависит от температуры осаждения, фонового давления и различных других параметров процесса.. Явление было интерпретировано в рамках правила Оствальда стадий, которое предсказывает, что образование фаз будет происходить с увеличением времени конденсации в направлении увеличения стабильности. Экспериментальные исследования явления требуют четко определенного состояния поверхности подложки, плотности ее загрязнения и т. Д., На которую наносится тонкая пленка.

Ссылки

Дополнительная литература

  • R. Заллен (1969). Физика аморфного твердого тела. Wiley Interscience.
  • S.R. Эллиот (1990). Физика аморфных материалов (2-е изд.). Лонгман.
  • Н. Кьюсак (1969). Физика структурно неупорядоченного вещества: введение. IOP Publishing.
  • N.H. Март; Р.А. Улица; М.П. Този, ред. (1969). Аморфные твердые тела и жидкое состояние. Спрингер.
  • Д.А. Адлер; Б. Б. Шварц; M.C. Стил, ред. (1969). Физические свойства аморфных материалов. Спрингер.
  • А. Иноуэ; К. Хасимото, ред. (1969). Аморфные и нанокристаллические материалы. Springer.

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-10 19:26:31
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте