Size and temperature effects on wetting in supercooled vacuum condensates

The measured data of studying the temperature dependence of wetting angles of amorphous carbon films by island tin and indium condensates are presented in the broad temperature range (350–850 K) encompassing the range of the supercooled state of metals together with the size dependence of wetting in the Sn/C at 400 K. Considerable decrease of the wetting angle is observed with the liquid metal supercooling increasing, the fact being probably associated with the decrease of the interphase energy of the drop–substrate boundary. The size effect is observed for the supercooled tin microdrops (ΔT=105 K) with the radii R<30 nm manifesting itself in the improvement of wetting with the decrease of the microdrop size

Supercooling during crystallization of fusible metal particles in multilayer “carbon-metal-carbon” films

Ссылка на статью на русском языке: Петрушенко С.И., Дукаров С.В., Сухов В.Н. Переохлаждение при кристаллизации частиц легкоплавких металлов в многослойных пленках «углерод-металл-углерод» // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение №4(104), 2016. стр. 118-124The results of studies of phase melting-crystallization transitions in thin films of fusible metals between thicker layers of amorphous carbon are given. It has been found that, due to poor wetting in contact systems under study, thin layers of fusible metals decompose into separate islands while first heated. Such films are a model of the system “fusible particles in the refractory matrix”. Using two independent in situ techniques (electrical resistance measuring and electron-diffraction studies during heating and cooling) values of supercooling during crystallization of liquid phase nanoparticles in multilayer C-Bi-C, C-Pb-C, C-Sn-C films, equal to 115, 135 and 160 K, respectively have been obtained. - - - - - - - - - - - Приводятся результаты исследований фазовых переходов плавлениекристаллизация в тонких пленках легкоплавких металлов, находящихся между более толстыми слоями аморфного углерода. Установлено, что вследствие плохого смачивания в исследуемых контактных системах уже при первом нагреве тонкие слои легкоплавких металлов распадаются на отдельные островки. Такие пленки представляют собой модель системы «легкоплавкие частицы в тугоплавкой матрице». С помощью двух независимых in situ методик (измерения электросопротивления и электронографических исследований в процессе нагрева и охлаждения) получены величины переохлаждения при кристаллизации наночастиц жидкой фазы в многослойных пленках (C-Bi-C, C-Pb-C, C-Sn-C), равные 115, 135 и 160 K соответственно

Size and temperature effects in wetting in island films

This paper is devoted to studies of wetting in metal island films on different substrates in the broad ranges of temperature (from 0.6 to 1.5 of the melting temperature), island size (from 3 nm to 10 mkm) and thickness of films serving as substrates (from 0 to 100 nm)

Effect of temperature on the pores growth in the polycrystalline films of fusible metals

Ссылка на статью на русском языке: Дукаров С.В., Петрушенко С.И., Сухов В.Н., Чурилов И.Г. / Влияние температуры на рост пор в поликристаллических плёнках легкоплавких металлов // Вопросы атомной науки и техники. – 2014. – № 1(89) . – С.110–114The paper presents the results of study through porosity in polycrystalline films of lead, tin and indium deposited on amorphous carbon substrate. It is established that the heating of film exponentially increases of the average size of through pores and do not leads to an increase of their concentration, which is practically independent of the temperature until to the melting point. We have determined the activation energy of the surface self in the films of these metals. Приведены результаты исследования сквозной пористости в поликристаллических плёнках свинца, олова и индия, напыленных на аморфные углеродные подложки. Установлено, что нагрев плёнок вызывает экспоненциальное увеличение среднего размера сквозных пор и не приводит к увеличению их концентрации, которая практически не зависит от температуры вплоть до температуры плавления. Определена энергия активации поверхностной самодиффузии в плёнках этих металлов

Effect of an electric field on coalescence in gallium island films

It was found that the external longitudinal electric field stimulates coalescence in gallium island films with different particle sizes on a poorly conducting carbon substrate, which can be considered as a manifestation of the particle mutual-charging effect. - - - - - - - - - - - - - - - Установлено, что внешнее продольное электрическое поле стимулирует процесс коалесценции в островковых пленках галлия с различным размером частиц на слабопроводящей углеродной подложке, что может рассматриваться как проявление эффекта взаимного заряжения частиц

Effect of condensation conditions on phase formation in thin two-layer Ni/GaAs films

The temperature and structure state of substrate (NaCl poly- and single crystals) are shown to influence the structure of phases formed as a result of interaction between Ni and GaAs layers. In films on polycrystal substrates, polycrystal phases with structures similar to the γ-, γ'-, NiAs, Ni3Ga4 phases in Ni-Ga and Ni-As systems are formed besides the amorphous one. Single crystal substrate exerts an orienting influence resulting in the energetically favourable growth of the hexagonal phase of the triple system with parameters aγ''= aγ', cγ'' = 2cγ'. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Показано, что температура и структурное состояние подложки (поли- и монокристаллов NaCl) оказывает влияние на структуру фаз, образующихся при взаимодействии слоев Ni и GaAs. На поликристаллических подложках в пленках, наряду с аморфной, образуются поликристаллические фазы, структура которых подобна фазам γ-, γ'-, NiAs, Ni3Ga4, в системах Ni-Ga, Ni-As. Монокристаллическая подложка оказывает ориентирующее действе и приводит к энергетически более выгодному росту гексагональной фазы тройной системы с параметрами aγ''= aγ', cγ'' = 2cγ'

Electronographic investigation of the temperature effect on the phase formation in thin double-layer Ni/GaAs films

The results of an electronographic investigation of the Ni—GaAs double-layer films phase composition depending on temperature at condensation of Ni at GaAs are presented. The structure and number of the phases being formed have been shown to depend both on ther-mal conditions at interaction of the Ni and GaAs layers and on the Ni to GaAs layer mass ratio: mNi//mGaAs = (0.5; 1.2)

Supercooling during metal crystallization under conditions close to weightlessness using island vacuum condensates

Островковые вакуумные конденсаты, свойства которых определяются поверхностными явлениями, а не силой тяжести, позволяют устранить эффект чужеродных примесей и собственных оксидов на переохлаждения ΔT в процессе кристаллизации. Их применение позволяет измерить зависимость ΔT от краевого угла смачивания между каплей жидкого металла и подложкой, на которой происходят конденсация и последующая кристаллизация. Для исследованных металлов (Au, In, Bi, Pb, Sn, Fe, Co, Ni) переохлаждение увеличивается с ростом краевого угла. Для углов смачивания больше 130° переохлаждение практически не зависит больше от материала подложки и приближается к значению несколько ниже 0,4 Ts, где Ts температура плавления массивного образца.Island vacuum condensates the properties of which are determined by surface phenomena rather than the force of gravity actually permit to eliminate the effect of alien impurities and own oxides on supercooling ΔT during crystallization. Their application also allows to measure the dependence of ΔT on the contact angle θ between a droplet of a liquid metal and the substrate on which condensation and subsequent crystallization occur. For the metals under study (Au, In, Bi, Pb, Sn, Fe, Co, Ni) the supercooling ΔT is shown to increase with the angle θ growing. With wetting angles θ > 130 ° the supercooling ΔT does not depend anymore on the substrate material and for θ → 180° it approaches a value somewhat below 0.4 Ts, where Ts is the bulk melting temperature

Island size disrtibution under different substrate temperatures and film mass thickness

The technique of studying island size distribution versus different factors in films condensed via liquid phase has been developed. Distribution changes during growth of an island gallium film on amorphous carbon substrate have been examined. Temperature effects on microparticle size distribution in proximity of the maximum supercooling of tin condensates on carbon substrate have been investigated

Size Effect upon Solidification of Small Bismuth Particles

Electron microscopy was used to study the dependence of the crystallization temperature on the particle size upon solidification of small bismuth particles produced by vapor deposition on substrates of amorphous carbon. The crystallization temperature for particles 2–100 nm in diameter was found to decrease with decreasing diameter of the particles; and for particles 2–3 nm in diameter, supercooling was equal to zero. The results were analyzed within the classic theory of solidification; it was shown that, for the smallest particles, a size effect consisting in the change of the character of the liquid-crystal phase transition is observed