Simple kinetic block model of multilayer crystal-mother-phase interface is proposed. The model leads to a system of differential equations which can be solved without the need to run Monte Carlo simulations. The proposed model is based on Bragg-Williams approximation (called also zeroth-order approximation), "solid-on-solid" assumption, and other assumptions common with thermodynamic Temkin model. Thus, it is possible to test the compliance of kinetic and thermodynamic approaches in a situation where all other significant differences between models are eliminated. Moreover, a comparison with the results of kinetic Monte Carlo simulations allows for better understanding of the impact of Bragg-Williams approximation.
PL
Zaproponowano prosty kinetyczny blokowy model wielowarstwowej granicy faz kryształ-faza macierzysta. Model ten prowadzi do układu równań różniczkowych, które rozwiązuje się bez potrzeby przeprowadzania symulacji Monte Carlo. Zaproponowany model wykorzystuje przybliżenie Bragga-Williamsa (zwane także przybliżeniem zerowego rzędu), założenie znane w literaturze jako „solid-on-solid” oraz inne założenia wspólne z termodynamicznym modelem Temkina, co umożliwia sprawdzenie zgodności podejścia kinetycznego i termodynamicznego w sytuacji gdy nie występują inne istotne różnice pomiędzy modelami. Ponadto porównanie zaproponowanego modelu z kinetycznymi symulacjami Monte Carlo umożliwia lepsze zrozumienie znaczenia przybliżenia Bragga-Williamsa.
Results of Monte Carlo simulations for single-layer solid-fluid interface were compared with Bragg-Williams approximation, which describes the number of bonds between solid and fluid cells in Jackson's crystal growth model. The comparison shows that Bragg-Williams approximation produces much higher values than those resulting from simulations. The use of better approximations based on the results of the simulation does not lead directly to improvement of predictions given by Jackson's model, but rather reveals further problems. In particular, the estimation of entropy seems to be also very overvalued. Monte Carlo simulations were used also to investigate the number of stable states of a single boundary layer for various crystal growth conditions. The results obtained differ significantly from those resulting from the analysis of free energy minima in Jackson's model, but are in good agreement with the results of multi-layer simulations.
PL
Wyniki symulacji Monte Carlo dla jednowarstwowej granicy faz porównano z przybliżeniem Bragga-Williamsa, które w modelu Jacksona wzrostu kryształów opisuje liczbę wiązań między blokami stałymi i ciekłymi. Porównanie to pokazało, ze przybliżenie Bragga-Williamsa daje znacznie większe wartości od tych otrzymanych na podstawie symulacji. Zastosowanie lepszego przybliżenia opartego na wynikach symulacji nie prowadzi wprost do poprawy przewidywań modelu Jacksona, lecz raczej ujawnia kolejne problemy. W szczególności oszacowanie entropii wydaje się także bardzo zawyżone. Symulacje Monte Carlo zastosowano także do zbadania liczby stanów stabilnych pojedynczej warstwy granicznej w zależności od warunków wzrostu kryształu. Uzyskane wyniki różnią się znacznie od tych wynikających z analizy liczby minimów energii swobodnej w modelu Jacksona, natomiast pozostają w dobrej zgodności z wynikami symulacji wielowarstwowych.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.