Theory of crystal growth and interface motion in crystalline materials

The theory of crystal growth for diffuse and for non-singular surfaces is re-examined. It is found that if a critical driving force is exceeded the surface will be able to advance normal to itself without needing steps; if this driving force is not exceeded lateral step motion is necessary. For extremely diffuse interfaces this critical driving force will be so small that any measurable driving force will exceed it. For sharp interfaces the critical driving force will be very large, and most growth will occur by lateral step motion. For most systems however the critical driving force should be accessible experimentally. In addition the nature of a step in a diffuse interface is discussed and its energy calculated. The conditions for interface motion by classical nucleation or screw dislocation mechanisms are derived. La théorie de la croissance cristalline par des surfaces diffuses et sans singularité, a été réexaminée. On a montré que si une force motrice critique est dépassée, la surface est apte à se mouvoir normalement à elle-même sans discontinuité. Si la force motrice n'est atteinte, un mouvement discontinu latéral est nécessaire. Pour des interfaces très diffuses, la force de mouvement critique peut être si faible que toute force motrice mesurable la dépassera. Pour des interfaces nettes, la force motrice critique sera très grande et une croissance importante aura lieu par mouvement latéral discontinu. Pour la plupart des systèmes cependant la force motrice critique sera accessible experimentalement. Enfin, la nature de la discontinuité dans une interface diffuse a été discutée et son énergie calculée. Les conditions pour un mouvement d'interface par nucléation classique ou des mécanismes de dislocation-vis en ont été déduites. Die Theorie des Kristallwachstums für diffuse und nicht-singuläre Grenzflächen wird überprüft. Überschreitet die treibende Kraft einen kritischen Wert, so kann sich die Fläche in der NormalenRichtung verschieben, ohne daβ Stufen nötig sind. Für extrem diffuse Grenzflächen ist der kritische Wert so klein, daβ jede meβbare treibende Kraft ihn überschreitet. Für scharfe Grenzflächen wird der kritische Wert der treibenden Kraft sehr groβ sein, das Wachstum wird meist durch seitliche Bewegung von Stufen erfolgen. Für die meisten Systeme sollte die kritische treibende Kraft jedoch experimentell erreichbar sein. Zusätzlich wird die Gestalt einer Stufe in einer diffusen Grenzfläche diskutiert und ihre Energie berechnet. Die Bedingungen für eine Bewegung der Grenzfläche durch klassische Keimbildung und einen Schraubenversetzungs-Mechanismus werden hergeleitet.