Schichtwachstum


Schichtwachstum

Unter Schichtwachstum versteht man in der Oberflächenchemie das Wachstum von Monolagen auf eine Phasengrenze.

Schichtwachstumsarten

Man unterscheidet drei einfache Grenzmechanismen:

Frank-van-der-Merwe-Modus
Frank-van-der-Merwe-Wachstum[1][2][3]
Das Frank-van-der-Merve-Wachstum ist ein Modell, bei dem neue Schichten Monolage für Monolage wachsen. Man geht hier davon aus, dass die Adhäsion auf der neuen Monolage ungefähr gleich der der blanken Oberfläche ist. Diese Art von Oberflächenwachstum ist z. B. bei Modell-Katalysatoren wichtig.
Stranski-Krastanow-Modus
Stranski-Krastanov-Wachstum[4]
Beim Stranski-Krastanov-Wachstum ist die Adhäsion auf der ersten Monolage höher als auf der reinen Oberfläche. Dadurch bildet sich zuerst eine ganze Monolage, die Benetzungsschicht (engl. wetting layer) aus, dann erfolgt das Wachstum auf Inseln in die Höhe. Dabei entstehen typischerweise Quantenpunkte.
Volmer-Weber-Modus
Volmer-Weber-Wachstum[5]
Beim Volmer-Weber-Wachstum (nach Max Volmer) ist die Adhäsion auf der neuen Schicht viel höher als auf der reinen Oberfläche des Festkörpers. Hier erfolgt das Wachstum in Form von hohen Inseln. Die entstehenden übergeordneten Strukturen sind dann Nanopartikel. Ein solches Wachstum führt also zu einer großen Oberfläche, wie sie beispielsweise bei heterogenen Katalysatoren in der chemischen Industrie erforderlich sind.

In der Realität liegt das Wachstum von Oberflächen-Schichten zwischen diesen sehr vereinfachten Modellen.

Siehe auch

Epitaxie, Dünne Schichten, Dünnschichttechnologie

Literatur

Einzelnachweise

  1.  F. C. Frank, J. H. van der Merwe: One-Dimensional Dislocations. I. Static Theory. In: Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 198, Nr. 1053, 1949, S. 205–216 (JSTOR, abgerufen am 9. November 2010).
  2.  F. C. Frank, J. H. van der Merwe: One-Dimensional Dislocations. II. Misfitting Monolayers and Oriented Overgrowth. In: Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 198, Nr. 1053, 1949, S. 216–225 (JSTOR, abgerufen am 9. November 2010).
  3.  F. C. Frank, J. H. van der Merwe: One-Dimensional Dislocations. III. Influence of the Second Harmonic Term in the Potential Representation, on the Properties of the Model. In: Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences. 200, Nr. 1060, 1949, S. 125–134 (JSTOR, abgerufen am 9. November 2010).
  4. I. N. Stranski, L. Krastanov: Zur Theorie der orientierten Ausscheidung von Ionenkristallen aufeinander. In: Sitzungsber. Akad. Wiss. Wien. Math.-Naturwiss. 146, 1938, S. 797–810.
  5.  M. Volmer, A. Weber: Keimbildung in übersättigten Gebilden. In: Z. phys. Chem. 119, 1926, S. 277–301.