Если я окисляю металл при комнатной температуре, скажем, алюминий, почему он образует аморфное вещество вместо кристаллического? ?
Это связано с тем, что объем, занимаемый молекулой Al2O3, отличается от объема, занимаемого двумя молекулами Al. Это объемное несоответствие означает, что вы не можете сохранить кристаллическую решетку алюминия на границе раздела, где заканчивается алюминий и начинается алюминий203. Таким образом, вы получите мешанину Al2O3, растущую на этом интерфейсе.
Здесь вы должны знать, что оксидная пленка на алюминии увеличивается в толщину, когда кислород диффундирует вниз через оксид, чтобы достичь алюминия под ним, а алюминий диффундирует вверх через оксид, чтобы достичь кислорода . При диффузии путем случайного подпрыгивания через оксидную структуру диффундирующие атомы алюминия «забывают», какова была кристаллическая ориентация их исходного кристаллита, и вместо этого выскальзывают из этой стеклянной решетки, чтобы найти кислород в случайных точках растущей пленки.
Помните также, что кусок алюминия сам по себе не является монокристаллическим; он состоит из миллиардов наноразмерных «кристаллитов» с их кристаллографическими осями, ориентированными случайным образом, поэтому даже без проблемы несоответствия поверхность алюминия будет образовывать случайно ориентированные тела оксида, которые не будут монокристаллическими «в объеме».
Теперь обратите внимание, что связи алюминия с кислородом ковалентны, что означает, что они обладают направленностью, и поэтому вы не можете без усилий трансформировать углы связи в любую желаемую ориентацию. Это означает, что как только оксид начинает расти аморфно, он не может вернуться к кристаллической структуре и вместо этого становится стекловидным.
Монокристаллический Al2O3 можно вырастить и другими способами, только не выращивая пленку на куске твердого алюминия.
Qмеханик
Джон Ренни
Пук
Джон Ренни