Исследование кинетики роста граней свободно растущего кристалла ⁴Не

Abstract

Изучен рост свободного кристалла ⁴Не в температурном интервале от 0,5 до 1,5 К и отклонениях от давления фазового равновесия до 1 000 дин/см². Разработан метод выращивания кристаллов гелия с минимальным количеством дефектов. Анизотропия кинетического коэффициента роста кристалла измерена непосредственно по форме кристалла. Ниже обоих переходов огранения кристалл рос, сохраняя свою форму, что означает пропорциональность скоростей роста для свободных граней всех ориентаций. Это свидетельствует об общности механизмов роста базисной и боковых граней. Скорости роста эквивалентных граней при одинаковых условиях тем не менее отличались приблизительно в два раза, на их величины оказывала влияние деформация, что дало основание сделать вывод о существенном влиянии дефектов поверхности на рост кристалла. На зависимости скорости роста от пересыщения наблюдался порог. Результаты качественно объяснены в рамках модели послойного роста кристалла, в которой образование нового слоя контролируется источниками Франка—Рида и поверхностными дефектами.

Вивчено ріст вільного кристала ⁴Не в температурному Інтервалі від 0,5 до 1,5 К та відхиленнях від тиску фазової рівноваги до 1 000 дін/см². Розроблено метод вирощування кристалів гелію з мінімальною кількістю дефектів. Анізотропію кінетичного коефіцієнта росту кристала виміряно безпосередньо по формі кристала. Нижче обох переходів огранення кристал ріс, зберігаючи свою форму, що означає пропорційність швидкостей росту для вільних граней усіх орієнтацій. Це свідчить про спільність механізмів росту базісно? і бокових граней. Швидкості росту еквівалентних граней при однакових умовах проте відрізнялися приблизно в два рази, на їх величини впливала деформація, що дало підставу зробити висновок про істотний вплив дефектів поверхні на ріст кристала. На залежності швидкості росту від пересичення спостережено поріг. Результати якісно пояснено в межах моделі шаруватого росту кристала, в якій утворення нового шару контролюється джерелами Франка—Ріда та поверхневими дефектами.

The growth of a free-growing ⁴He crystal is studied in a temperature range from 1.5 K to 0.5 K at overpressures up to 1000 dyne/cm². A method is developed to grow crystals with a minimal amount of dislocations. The anisotropy of the coefficient of the kinetic growth of the crystal is measured directly by the crystal form. Below the temperatures of both roughening transitions the crystal grows with its form retained which is to say that the growth rates for all free facets are proportional and the growth mechanism is single for basal and lateral facets and the equivalent faces under equal conditions have the growth rates differed by a factor of 2, suggesting a significant influence of surface defects on the crystal growth. A threshold is observed in the overpressure dependence of facet growth rate. The results are explained qualitatively in the framework of the layer-by-layer crystal growth model by which the creation of a new layer is controlled by the Frank—Read sources and surface defects.