Как взаимодействуют атомы Al и Er

На этой странице представлены результаты термодинамического расчёта взаимодействия 10 моль атомов Al и 10 моль атомов Er в газовой фазе, с учётом следующих допущений:

  • Приведён равновесный состав системы в указанном интервале температур при давлении 1 атм.
  • Каждое вещество рассматривается как индивидуальная фаза.
  • Фаза каждого конкретного газа-продукта не образует газовых растворов с другими фазами.
10 Al + 10 Er298–2769 K10 Al + 10 Er

10 Al + 10 Er2769–3000 K10 Er + 10 Al (gas)

Расчёт произведён с помощью химического калькулятора равновесного фазового состава.

Описание взаимодействий Er и Al*

Анализ термодинамического равновесия системы Al–Er в газовой фазе указывает на отсутствие химического взаимодействия между атомами алюминия и эрбия в широком температурном диапазоне до 3000 К. Несмотря на то что данные элементы склонны к образованию стабильных интерметаллических соединений в конденсированном состоянии, в паровой фазе при давлении 1 атм система остается состоящей из индивидуальных компонентов.

Такое поведение объясняется доминирующим влиянием энтропийного фактора. При высоких температурах вклад члена TΔ S в свободную энергию Гиббса становится определяющим: значительная потеря трансляционной энтропии, неизбежная при объединении двух отдельных атомов в одну молекулу или кластер, делает процесс синтеза новых соединений энергетически невыгодным. Отсутствие продуктов реакции свидетельствует о том, что энергия связи потенциальных газообразных комплексов Al–Er недостаточно велика, чтобы компенсировать этот энтропийный барьер при заданном давлении.

С точки зрения материаловедения подобные результаты имеют важное значение для процессов физического осаждения из паровой фазы (PVD) или лазерной абляции. Установленный факт термодинамической устойчивости индивидуальных атомов в газовом потоке означает, что взаимодействие между компонентами будет происходить преимущественно на поверхности подложки, а не в объеме пара. Это позволяет более точно контролировать стехиометрию и структуру получаемых тонких пленок или покрытий, исключая вероятность образования нежелательных летучих промежуточных соединений в процессе транспортировки вещества из источника к мишени.



* Из-за большого количества расчетных данных, анализ расчетов осуществлялся нейросетью. В выводах могут присутствовать ошибки. Если вы обнаружили спорные моменты, напишите нам.