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Spatiotemporal Distribution of Nucleation Events during Crystal Growth (Articolo in rivista)

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Spatiotemporal Distribution of Nucleation Events during Crystal Growth (Articolo in rivista) (literal)

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Claudio Castellano (1), Paolo Politi (2) (2001)
Spatiotemporal Distribution of Nucleation Events during Crystal Growth
in Physical review letters (Print)
(literal)

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Una descrizione non specialistica del lavoro di ricerca che ha portato al suddetto articolo (e ad altri tre articoli pubblicati su Physical Review) e' stata inserita nel volume \"Highlights INFM 2000/2001\", che raccoglie le migliori ricerche in fisica della materia svolte in Italia, in ambito o in collaborazione con l'INFM. Il volume e' disponibile all'indirizzo web http://www.infm.it/It/Ricerca/Download/Highlights_2000-2001/index.html (capitolo 7, pagine 113-114). Uno degli autori (Paolo Politi) e' stato invitato a presentare il lavoro ad un workshop internazionale presso l'Istituto Max Planck per i sistemi complessi di Dresda. (literal)

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La crescita e la caratterizzazione di nanostrutture con un controllo su scala atomica sono diventate sperimentalmente realizzabili. Tra le svariate tecniche di crescita, l'epitassia di fascio atomico (MBE, Molecular Beam Epitaxy) e' di particolare interesse: essa permette di crecere uno strato ultrasottile di un dato materiale A su un opportuno substrato S o di crescere alternativamente differenti materiali A1, A2, .. . In questo modo e' possibile ottenere super-reticoli metallici (ad esempio, Fe/Ag) o di inserire, ad esempio, uno strato di InAs tra due strati di GaAs. Lo studio della crescita di una superficie cristallina e' un tipico problema di fisica statistica di non equilibrio. Nel caso della MBE, i processi rilevanti su scala microscopica sono la deposizione di particelle e la loro diffusione superficiale. Quando due o piu' atomi si incontrano formano un nucleo stabile che aggrega altre particelle e da' luogo alla crescita della superficie. Questo processo di nucleazione e' stato ampiamente studiato usando teorie di campo medio. Noi abbiamo sviluppato una teoria rigorosa per il processo di nucleazione irreversibile, dando l'espressione esatta per il tasso di nucleazione, e spiegando perche' la teoria di campo medio e' sbagliata, portando ad una forte sovrastima del tasso di nucleazione. (literal)

Note

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(1) Istituto Nazionale per la Fisica della Materia, Unità di Roma \"La Sapienza,\" Piazzale Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy (2) Istituto Nazionale per la Fisica della Materia, Unità di Firenze, Largo Enrico Fermi 2, 50125 Firenze, Italy (literal)

Titolo

Spatiotemporal Distribution of Nucleation Events during Crystal Growth (literal)

Abstract

We consider irreversible second-layer nucleation that occurs when two adatoms on a terrace meet. We solve the problem analytically in one dimension for zero and infinite step-edge barriers, and numerically for any value of the barriers in one and two dimensions. For large barriers, the spatial distribution of nucleation events strongly differs from 2, where is the stationary adatom density in the presence of a constant flux. Theories of the nucleation rate based on the assumption that it is proportional to 2 are shown to overestimate by a factor proportional to the number of times an adatom diffusing on the terrace visits an already visited lattice site. (literal)

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