将质量相近的镓液滴分别放置于三种基底Al2O3(液滴质量为36.65 mg)、盖玻片(液滴质量为36.51 mg)和云母(液滴质量为36.26 mg)上进行DSC测量,对三个样品设置相同的升降温程序,其过冷度测量结果如图8.4所示[1]。可以看到,镓液滴在基底上的过冷度大小排列顺序为:云母>盖玻片>Al2O3。对这一结果可以做如下解释:金属的结晶过程包括成核和晶体生长过程,成核指的是以液态金属中原子聚集或外来杂质为基础而形成晶核,晶体生长是指围绕晶核的原子按一定规律排列,使晶体点阵发展长大。上述三种基底按表面粗糙度排列由小到大依次是:云母、盖玻片、Al2O3。由于在降温过程中,镓液滴与基底始终直接接触,基底表面的凸起就成为液态镓的成核中心。对于表面光滑的云母,可使镓液滴凝固的成核中心较少,因此不易结晶,而对于较为粗糙的Al2O3表面,结晶情况刚好相反。
图8.4 镓液滴(质量分别为36.65 mg、36.51 mg、36.26 mg)分别放置于不同基底(Al2O3、盖玻片、云母)上时过冷度的测量结果[1](www.xing528.com)
图8.5为同一镓液滴降温速率不同时过冷度的变化情况[1]。设定的温度程序为:以l0℃/min的升温速率先由常温升至l00℃,再分别以10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min的速率降至-60℃。从测得的镓液滴(质量为49.62 mg)的过冷度可以看出,随着降温速率的增大,过冷度有变大的趋势。其原因可能与淬冷法的原理类似,随着降温速率的加大,同一温度下体系发生相变的可能性降低了。
图8.5 镓液滴(质量49.62 mg)在不同降温速率时的过冷度[1]
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