Shape Effect in Layering of Solid Solutions in Small Volume: Bismuth–Antimony Alloy

Фононная теплопроводность и фазовые равновесия в наночастицах системы Bi-Sb фрактальной формы

“…Предполагается, что при распаде твердого раствора в частицах образуется единичное сферическое включение твердого раствора, окруженное слоем твердого раствора другого состава (core−shell-структура). Для описания формы наночастицы аналогично [19] введем коэффициент формы k, равный отношению площади поверхности рассматриваемой фигуры A к площади поверхности сферы равного объема A 0 , k = A/A 0 . Геометрические характеристики core−shell-структуры описываются уравнениями:…”

“…В отсутствие надежных теоретических и экспериментальных данных о поверхностных энергиях твердых растворов величина σ cs вычислялась как σ cs = 0.5 σ (x 1c ) + σ (x 1s ) , подобное приближение использовалось в [21]. Для вычисления σ (x) использована линейная аппроксимация σ (x) = σ 2 (1 − x) + σ 1 x, где σ 1 = 0.300 J/m 2 и σ 2 = 0.521 J/m 2 -поверхностные энергии чистых компонентов [19].…”

“…При макроскопическом размере системы, где энергетический вклад границ раздела мал, состав сосуществующих фаз для обоих минимумов соответствует справочным данным [11]. В системе нанометрового размера значительный вклад энергии межфазных границ приводит к смещению минимумов, в результате чего равновесные составы и объемы сосуществующих фаз в этих двух конфигурациях отличаются от справочных значений для макросистем, различаются между собой и зависят от объема и формы наночастицы [16,19]. x Sb , at.% Рост растворимости Sb в Bi (рис.…”

“…Однако рассмотрение фазовых равновесий в системах нанометрового размера требует учета размерного эффекта и эффекта формы. Данные эффекты проявляются в существенном изменении растворимостей, объемных долей сосуществующих фаз и температур фазовых переходов в системах малого объема по сравнению с макросистемами, причем величины этих изменений зависят от размера системы [12][13][14][15][16] и геометрической конфигурации всех ее межфазных границ [17][18][19]. Равновесный фазовый состав, определяющий тепловые свойства наносистемы, с учетом этих эффектов может быть смоделирован методами равновесной химической термодинамики [20].…”

Изменение термодинамических свойств твердого раствора Si-Ge при уменьшении размера нанокристалла

“…Это может привести к сегрегации, то есть к обогащению поверхности кристалла Si−Ge германием. При " макро→нано" переходе это также может вызвать расслоение твердого раствора с образованием core-shell конфигурации [30]. Модель " среднего атома" не учитывает сегрегацию при расчете свойств бинарного сплава и полученные здесь результаты соответствуют случаю равномерного распределения компонент по объему нанокристалла.…”