4.2.1. Атомы «ползут» по поверхности - Ашкинази Л.А.

Возьмем для начала металлическую иголку, раз в десять или сто тоньше той, которой шьют. Поместим ее в вакуум и начнем нагревать. При некоторой температуре мы увидим, что острие затупляется (рис. 29). Перемещение атомов вызывает сила поверхностного натяжения. Это она собирает воду в каплю и втягивает ее в стеклянный капилляр. Теперь устано­вим напротив острия электрод и подадим на него относительно острия напряжение. Изображенная на рисунке батарейка — условность. На самом деле напряжение должно быть на несколь­ко порядков больше, чем у батарейки. Но важен принцип — при нагреве в поле можно так подобрать температуру и поле, что острие будет становиться еще острее. Электрическое поле тянет острие к электроду, заря­женному противоположным от­носительно острия зарядом. Кроме того, в электрическом поле ускоряется поверхностная диффузия — «ползание» атомов по поверхности.

Для изменения формы по­верхности при воздействии тем­пературы и электричества есть еще один путь. Возьмем воль­фрамовую проволоку, поместим ее в вакуум и пропустим по ней такой ток, чтобы она нагрелась примерно до 2000 К (на воздухе это сделать нельзя — она окислится). Электрическое поле, вызванное падением напряжения вдоль проволоки, при этом будет мало (поскольку проволока — проводник) и пере­стройки поверхности из-за действия поля, о которой говорилось выше, ожидать не приходится. Однако поверхность изменяется, причем достаточно загадочным образом *). Например, поверх­ность может покрыться ступеньками или ребрами с периодом в единицы или десятки микрометров. При этом оказывается, что новая поверхность образована другой кристаллической гранью (см. рис. 28), например, до воздействия поверхность горизонтальна, а после перестройки поверхность превращается в чередование ступенек из граней, наклоненных влево и вправо под углом 45° к горизонтали. Начало одной такой ступеньки и показано на рис. 28. Важным для такой перестройки поверхности является механическое действие тока на атомы металла. В этом нет ничего странного — электроны разго­няются полем и тормозятся, сталкиваясь с атомами, а значит, действуют на них механически. Теперь перейдем к более подробному рассмотрению поведения на поверхности атомов, прилетевших из вакуума.

*) Это явление исследовалось группой ученых под руководством Г. Н. Шуп-пе (Шучте Г. Н., Закурдаев И. В. Процессы массопереноса и изменения структуры поверхности кристаллов. Обзоры во электронной технике, серия Технология и организация производства, 1983, № 7, № П.—М.: ЦНИИ «Электроника»).