ВОЗМОЖНАЯ АНИЗОТРОПИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА И ДАВЛЕНИЯ ПРИ ПЛАВЛЕНИИ АНТИМОНИДА ИНДИЯ КАК ПРИЧИНА ОБРАЗОВАНИЯ ПУЗЫРЬКОВ ПАРА В РАСПЛАВЕ InSb:Te

© В.П.Шалимов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космического производства"
2001 г.

Известно, что антимонид индия в твердом состоянии имеет кристаллическую структуру типа цинковой обманки (ZnS) с координационным числом N=4, а в жидком состоянии вблизи температуры плавления (Тпл) в ближнем порядке его структура подобна каменной соли (NaCl) с N=6, что соответствует более плотной упаковке и уменьшению объема при плавлении. Для твердых веществ со структурой такого типа часто характерна анизотропия свойств, например теплового расширения и др. Экспериментальные данные об анизотропии в расплаве InSb отсутствуют, однако сказанное выше дает основание предположить, что в процессе плавления уменьшение объема расплава, а следовательно и увеличение давления могут быть анизотропными относительно продольной оси Z кристалла при его выращивании вдоль кристаллографической оси <111> методами Бриджмена и/или бестигельной зонной плавки (БЗП), и особенно в условиях микрогравитации. Оценки, проведенные для упомянутых случаев, показывают, что вдоль оси Z в расплаве, в особенности при БЗП образцов с жесткой фиксацией на обоих концах, может возникнуть растягивающее давление, которое составляет примерно 1/3 от общего давления, создаваемого в расплаве силами поверхностного натяжения, действующими на свободной поверхности расплава. Такое растягивающее давление, благодаря эффекту, аналогичному кавитации, создает в расплаве антимонида индия, легированного теллуром (InSb:Te), уникальные условия для образования пузырьков пара Те. В отсутствие такого эффекта зарождение пузырьков, как было показано автором ранее, невозможно, т.к. InSb плавится конгруентно и характеризуется крайне низким давлением насыщенных паров вблизи Тпл, а также очень малой растворимостью посторонних газов.