¿Por qué los óxidos forman películas amorfas en lugar de películas cristalinas?

Esto se debe a que el volumen que ocupa una molécula de Al2O3 es diferente del que ocupan dos Al. Este desajuste volumétrico significa que no se puede retener la red cristalina del Al a través de la interfaz donde termina el Al y comienza el Al2O3. Entonces obtendrás un revoltijo de Al2O3 creciendo en esa interfaz.

Aquí debe saber que una película de óxido sobre el aluminio crece en espesor cuando el oxígeno se difunde hacia abajo a través del óxido para alcanzar el aluminio debajo de él, y el aluminio se difunde hacia arriba a través del óxido para alcanzar el oxígeno . Al difundirse rebotando aleatoriamente a través de una estructura de óxido, los átomos de aluminio que se difunden "olvidan" cuál era la orientación cristalina de su cristalita original y, en cambio, salen de esa red vítrea para encontrar oxígeno en puntos aleatorios de la película en crecimiento.

Recuerde también que un trozo de aluminio en sí mismo no es monocristalino; consiste en miles de millones de "cristalitos" a nanoescala con sus ejes cristalográficos orientados al azar, por lo que incluso sin el problema de la falta de coincidencia, la superficie de aluminio formaría cuerpos de óxido orientados al azar que no serían monocristalinos "en su mayor parte".

Ahora tenga en cuenta que los enlaces Al-a-oxígeno son covalentes, lo que significa que poseen directividad y, por lo tanto, no puede transformar los ángulos de enlace sin esfuerzo en la orientación que desee. Esto significa que una vez que el óxido comienza a crecer de forma amorfa, no puede volver a una estructura cristalina y termina siendo vítreo.

Es posible hacer crecer Al2O3 monocristalino por otros medios, pero no haciendo crecer una película sobre una pieza de aluminio sólido.