Выпуски УФМ »  Том 5, выпуск 4

Зародышеобразование и рост в наносистемах: некоторые новые концепции

А. М. Гусак, А. О. Богатырёв, А. О. Ковальчук, С. В. Корниенко, Г. В. Луценко, Ю. А. Ляшенко, А. С. Ширинян, Т. В. Запорожец

Черкасский национальный университет имени Богдана Хмельницкого, бульв. Шевченка, 81, 18031 Черкассы, Украина

Получена: 10.02.2004. Скачать: PDF

Обзор содержит набор некоторых новых концепций в теории и моделировании начальных стадий твердофазных реакций в тонких пленках, мультислоях, наночастицах и в объеме нанокристаллических материалов. Обсуждаются следующие темы: возможность осцилляционного упорядочения и зародышеобразования в поле градиента концентрации; критерий подавления/роста стабильных и метастабильных фаз на стадии зародышеобразования; возможность различных мод зародышеобразования в поле градиента концентрации и их конкуренция; конкурентное зародышеобразование и распад в малых объемах; критерий однозначного выбора параметров ячеистого распада, основанный на балансе и максимуме производства энтропии; формирование наноструктур под воздействием одноосного сжатия монокристаллического сплава

Ключевые слова: градиент концентрации, диффузия, зародышеобразование, распад, моделирование.

PACS: 05.70.Np, 64.75.+g, 66.30.Ny, 66.30.Pa, 68.55.Ac, 82.60.Nh, 82.60.Qr

Citation: A. M. Gusak, O. O. Bogatyrev, A. O. Kovalchuk, S. V. Kornienko, Gr. V. Lutsenko, Yu. A. Lyashenko, A. S. Shirinyan, and T. V. Zaporoghets, Nucleation and Growth in Nanosystems: Some New Concepts, Usp. Fiz. Met., 5, No. 4: 433—502 (2004), doi: 10.15407/ufm.05.04.433

Цитированная литература (92)  
  1. Ya. E. Geguzin, Diffusionnaya Zona (Diffusion Zone) (Moscow: Nauka: 1981) (in Russian).
  2. C. P. Gurov, B. A. Kartashkin, and Yu. E. Ugaste, Vzaimnaya Diffusiya v Mnogofaznykh Metallicheskikh Sistemakh (Interdiffusion in Multiphase Metallic Systems) (Moscow: Nauka: 1981) (in Russian).
  3. A. V. Nazarov and K. P. Gurov, Fiz. Met. Metalloved., 38, No. 4: 698 (1975) (in Russian).
  4. K. P. Gurov and A. M. Gusak, Fiz. Met. Metalloved., 59, No. 6: 1062 (1985) (in Russian).
  5. F. Hartung and G. Schmitz, Phys. Rev. B, 64: 245418 (2001). Crossref
  6. I. Kaur and W. Gust, Fundamentals of Grain and Interphase Boundary Diffusion (Stuttgart: Ziegler Press: 1989); idem (Moscow: Mashinostroenie 1991) (Russian translation).
  7. F. M. d’Heurle, J. Materials Research, 3: 167 (1988). Crossref
  8. B. Ya. Pines, Essays on Metal Physics (Kharkov: University Publ.: 1961) (in Russian).
  9. J. Philibert, Defect and Diffusion Forum, 66–69: 995 (1989).
  10. V. I. Dybkov, J. Materials Science, 21, No. 9: 3078 (1986); ibidem, 22, No. 12: 4233 (1986).
  11. U. Goesele and K. N. Tu, J. Appl. Phys., 53: 3552 (1982). Crossref
  12. W. L. Johnson, J. Mater. Sci., 30: 81 (1986).
  13. V. Vieregge and Chr. Herzig, J. Nucl. Mater., 175: 29 (1990). Crossref
  14. C. Michaelsen, K. Barmak, and T. P. Weihs, J. Phys. D: Appl. Phys., No. 30: 3167 (1997). Crossref
  15. E. Emeric, P. Gas, G. Clugnet, and C. Bergman, Microelectronic Engineering, 50: 285 (2000). Crossref
  16. E. Emeric, Etude des Reactions a l’Etat Solide dans des Multicouches Al/Co (Thesis of Disser. for Ph.D.) (Marseille: 1998) (in French).
  17. T. Jeske and G. Schmitz, Scripta Mat., 45: 555 (2001). Crossref
  18. A. Inoue, T. Zhang, and T. Masumoto, Mater. Trans. JIM, 31: 425 (1990). Crossref
  19. A. Paker and W. L. Johnson, Appl. Phys. Lett., 63: 2342 (1993). Crossref
  20. M. Calin and U. Koster, Mater. Sci. Forum, 269–272: 749 (1997).
  21. K. F. Kelton, Phil. Mag. Lett., 77, No 6: 337 (1998). Crossref
  22. A. M. Gusak and K. P. Gurov, Fiz. Met. Metalloved., 53, No. 5: 842 (1982) (in Russian).
  23. A. M. Gusak and K. P. Gurov, Izv. AN SSSR. Metal., No. 1: 163 (1990) (in Russian).
  24. A. M. Gusak and K. P. Gurov, Fiz. Met. Metalloved., 53, No. 5: 848 (1982) (in Russian).
  25. A. M. Gusak and Yu. A. Lyashenko, Fiz. Khim. Obrabotki Mater., No. 5: 140 (1993) (in Russian).
  26. A. M. Gusak, Poroshkovaya Metallurgiya, No. 3: 39 (1989) (in Russian).
  27. A. M. Gusak and G. V. Lucenko, Acta Mater., 46, No. 10: 3343 (1998). Crossref
  28. K. N. Tu, A. M. Gusak, and M. Li, J. Appl. Phys., 93, No. 3: 1335 (2003). Crossref
  29. K. Tu (private communication).
  30. A. M. Gusak, Ukr. Fiz. Zh., No. 5: 725 (1990) (in Russian)
  31. A. M. Gusak and K. P. Gurov, Solid State Phenomena, 23&24: 117 (1992).
  32. P. J. Desré and A. P. Yavari, Phys. Rev. Lett., 64: 1553 (1990). Crossref
  33. P. J. Desré, Acta Metal., 39, No. 10: 2309 (1991). Crossref
  34. A. M. Gusak and A. V. Nazarov, Metallofizika, 12, No. 2: 48 (1990) (in Russian).
  35. A. M. Gusak and A. V. Nazarov, J. Phys. Condens. Matter, 4: 4753 (1992). Crossref
  36. F. Hodaj and P. J. Desré, Acta Mater., 44, No. 11: 4485 (1996). Crossref
  37. F. Hodaj, A. M. Gusak, and P. J. Desré, Phil. Mag. A, 77: 1471 (1998). Crossref
  38. A. M. Gusak, F. Hodaj, and A. O. Bogatyrev, J. Phys.: Condens. Matter, 13, No. 12: 2767 (2001). Crossref
  39. A. M. Gusak, O. V. Dubiy, S. V. Kornienko, Ukr. Fiz. Zh., 36, No. 2: 286 (1991) (in Russian).
  40. A. M. Gusak and A. O. Bogatyrev, Metallofizika, 16, No. 9: 28 (1994) (in Russian).
  41. A. M. Gusak, Yu. A. Lyashenko, and A. O. Bogatyrev, Solid–Solid Phase Transformation (Eds. W. C. Johnson et al.) (1994), p. 1171.
  42. A. M. Gusak, Yu. A. Lyashenko, and A. O. Bogatyryev, Defect and Diffusion Forum, 129–130: 95 (1996).
  43. A. O. Bogatyrev and A. M. Gusak, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 18: 897 (2000).
  44. A. M. Gusak, Yu. A. Lyashenko, and S. V. Kornienko, Functional Materials, 6, No 2: 242 (1999).
  45. A. O. Bogatyrev, F. Hodaj, and A. M. Gusak, Bull. of Cherkasy State University. Physics, 37–38: 89 (2001–2002).
  46. L. Farkas, Z. Phys. Chem., 125: 239 (1927).
  47. Y. B. Zeldovich, Acta Physicochim., 18: 1 (1943).
  48. G. Lucadamo, K. Barmak, S. Hyun, C. Cabral, Jr., and C. Lavoie, Materials Letters, 39: 268 (1999). Crossref
  49. A. M. Gusak and A. S. Shirinyan, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 20, No. 6: 40 (1998) (in Russian).
  50. A. S. Shirinyan and A. M. Gusak, Ukr. Fiz. Zh., 44, No. 7: 883 (1999) (in Russian).
  51. A. I. Rusanov, Fazovyye Ravnovesia i Poverkhnostnyye Yavleniya (Phase Equilibria and Surface Phenomena) (Leningrad: Chemistry: 1967) (in Russian).
  52. H. Ulbricht, J. Schmelzer, R. Mahnke, and F. Schweitzer, Thermodynamics of Finite Systems and Kinetics of First-Order Phase Transitions (Leipzig: BSB Teubner: 1988). Crossref
  53. A. S. Shirinyan, A. M. Gusak, and P. J. Desré, J. of Metastable and Nanocrystalline Materials, 7: 17 (2000) (http:/www.scientific.net/jmnm). Crossref
  54. L. N. Larikov and O. A. Shmatko, Cellular Decomposition of Oversaturated Solid Solutions (Kiev: Naukova Dumka: 1976) (in Russian).
  55. J. W. Cahn, Acta Metall., 9: 795 (1961). Crossref
  56. A. G. Khachaturyan, The Theory of Phase Transformations and the Structure of Solid Solutions (Moscow: Nauka: 1974) (in Russian).
  57. Yu. A. Lyashenko, Technical Physics Letters, 30, No 2: 109 (2004) (translated from Pis’ma v Zhurnal Teknicheskoi Fiziki, 30, No 3: 54–61 (2004)).
  58. D. S. Gertzricken, V. F. Mazanko, and V. M. Fal’chenko, Pulse Processing and Mass-Transfer in Metals at Low Temperatures (Kiev: Naukova Dumka: 1991) (in Russian)
  59. D. S. Gertzricken, T. V. Kolenova, and A. M. Gusak, Defect and Diffusion Forum, 194–199: 1469 (2001).
  60. M. A. Meyers, F. Gregori, B.K. Kad, M. S. Schneider et al., Acta Materialia, 51: 1211 (2003). Crossref
  61. A. L. Ruoff, J. Appl. Phys., 38, No. 10: 3999 (1967). Crossref
  62. A. M. Gusak and A. O. Kovalchuk, Phys. Rev. B, 58, No. 5: 2551 (1998). Crossref
  63. M. Athenes, P. Bellon, and G. Martin, Phil. Mag. A, 76, No. 3: 565 (1997). Crossref
  64. A. M. Gusak, A. O. Bogatyrev, and A. O. Kovalchuk, Defect and Diffusion Forum, 194–199: 1625 (2000).
  65. F. J. J. van Loo, Prog. Solid State Chem., 20: 47 (1990). Crossref
  66. A. M. Gusak and M. V. Yarmolenko, J. of Applied Physics, 73: 4881 (1993). Crossref
  67. G. Lucadamo, K. Barmak, D. T. Carpenter, C. Lavoie et al., Mat. Res. Symp. Proc., 562: 159 (1999).
  68. L. Klinger, Y. Brechet, and G. Purdy, Acta mater., 46: No. 8: 2617 (1998). Crossref
  69. G. Lucenko and A. Gusak, Bull. of Cherkasy State University. Physics, 37–38: 145 (2001–2002).
  70. G. Lucenko and A. Gusak, Microelectronic Engineering, 70: 529 (2003). Crossref
  71. J. W. Cahn and J. E. Hilliard, J. Chem. Phys., 31: 688 (1959). Crossref
  72. A. S. Shirinyan and А. M. Gusak, Phil. Mag. A, 84, No. 6: 579 (2004). Crossref
  73. A. S. Shirinyan, Proc. of 15-th Intern. Symp ‘Thin Films in Optics and Electronics’ (Eds. A. F. Belyanin, V. I. Lapshin, I. E. Protsenko, and V. M. Shulayev) (Kharkov: 2003) (in Russian).
  74. J. W. Cahn, Acta. Metall., 7: 18 (1959). Crossref
  75. G. R. Speich, Trans. Metall. Soc. AIME, 242: 1359 (1968).
  76. H. Ziegler, Progress in Solid Mechanics (Eds. I. N. Sneddon et al.) (Amsterdam: North-Holland: 1963), vol. 4, chap. 2, p. 93.
  77. S. R. De Groot and P. Mazur, Non-Equilibrium Thermodynamics (Amsterdam: North-Holland: 1962); idem (Moscow: Mir: 1964) (Russian translation).
  78. I. Gyarmati, Non-Equilibrium Thermodynamics (Berlin: Springer-Verlag: 1970); idem (Moscow: Mir: 1974) (Russian translation).
  79. J. S. Kirkaldy and D. J. Young, Diffusion in the Condensed State (London: The Institute of Metals: 1987).
  80. L. N. Larikov, V. M. Fal’chenko, V. F. Mazanko et al., Avtomaticheskaya Svarka, 5: 19 (1974) (in Russian).
  81. L. N. Larikov, V. M. Fal’chenko, V. F. Mazanko et al., Dokl. AN Ukr. SSR, 2: 167 (1975).
  82. M. E. Gourevich, L. N. Larikov, A. E. Pogorelov et al., Phys. status solidi A, 76: 479 (1983). Crossref
  83. D. S. Gertzricken, V. F. Mazanko, V. M. Tyshkevich, and V. M. Fal’chenko, Mass-Transfer in Metals at Low Temperatures under External Actions (Kyyiv: 1999) (Prepr./N.A.S. of the Ukraine. Inst. for Metal Physics) (in Russian).
  84. Y. Qi, T. Gagin, Y. Kimura, and W. A. Goddard III, Phys. Rev. B, 59: 3527 (1999). Crossref
  85. F. Hodaj and A. Gusak (submitted to Acta Mater.) Crossref
  86. A. Gusak and K. N. Tu. (submitted to Acta Mater.) Crossref
  87. A. Gusak and K. N. Tu, Acta Mater., 51: 3895 (2003). Crossref
  88. A. M. Gusak and K. N. Tu, Phys. Rev. B, 66: 115403 (2002). Crossref
  89. A. M. Gusak, K. N. Tu, and I. Sobchenko, Phys. Rev. B, 67: 245408 (2003). Crossref
  90. L. S. Darken, Trans. AIME, 175: 184 (1948).
  91. J. R. Manning, Acta Metall., 15: 817 (1967). Crossref
  92. A. M. Gusak and K. P. Gurov, Solid–Solid Phase Transformation (Eds. W. C. Johnson et al.) (1994), p. 1133.

© 2013–2018 «ИМФ НАН Украины»