Гоник Михаил Александрович Выращивание монокристаллов с использованием погруженного ОТФ нагревателя в строго контролируемых тепловых условиях

Короткий опис

Гоник Михаил Александрович Выращивание монокристаллов с использованием погруженного ОТФ нагревателя в строго контролируемых тепловых условиях
ОГЛАВЛЕНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
доктор наук Гоник Михаил Александрович
Список сокращений и обозначений

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПОЛУЧЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ

1.1. Традиционные методы выращивания

1.2. Рост кристалла из тонкого слоя расплава

1.3. Метод погруженного нагревателя

1.4. Выводы

ГЛАВА 2. РЕАЛИЗАЦИЯ И ПОДДЕРЖАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕПЛОВЫХ

УСЛОВИЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

2.1. Моделирование

2.1.1. Характер конвекции в тонком слое

2.1.1.1. Плоская фазовая граница

2.1.1.2. Учет кривизны фазовой границы

2.1.1.3. Роль конвекции в зазоре

2.1.1.4. Устойчивость формообразования при выращивании кристалла без тигля

2.1.2. Глобальное моделирование (проектирование ОТФ установок)

2.1.3. Упрощенная модель кристаллизации

2.1.3.1. Форма фронта и распределение температуры на границах

2.1.3.2. Локальная 2D модель

2.1.3.3. Одномерная модель переноса тепла и массы

2.2. Обеспечение моделирования данными по теплофизическим свойствам

2.2.1. Экспериментальные исследования теплопроводности расплава

2.2.2. Исследование теплопроводности кристаллов

2.2.3. Исследование теплопроводности вблизи температуры кристаллизации

2.2.4. Определения коэффициента теплопроводности в условиях РКТ

2.2.5. Теплопроводность кристаллов и их расплавов при высоких температурах

2.2.6. Расчет коэффициента теплопроводности по физическим свойствам расплавов

2.3. Автоматическая система управления

2.3.1. Принципы построения системы управления процессом ОТФ кристаллизации

2.3.2. Технические и программные средства

2.3.3. Идентификация объекта и настройка цифровых ПИД-регуляторов

2.3.4. Управление по модели

2.4. Выводы

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА РОСТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

3.1. Тигельный вариант

3.1.1. Нелетучие материалы

3.1.1.1. Отработка технических решений

3.1.1.2. Выращивание германия и его сплавов

3.1.1.3. Выращивание кремния

3.1.2. Выращивание кристаллов при избыточном давлении насыщенных паров

3.1.2.1. CdZnTe

3.1.2.2. CsI (Л)

3.1.2.3. Выращивание сцинтилляторов в сквозных отверстиях сеток

3.2. Бестигельный вариант

3.2.1. Разработка метода и аппаратура

3.2.2. Технические решения

3.2.3. Отработка методики

3.2.3.1. Действующий макет

3.2.3.2. Выращивание на воздухе

3.2.4. Выращивание кремния и его сплава с германием

3.2.4.1. Модифицированный метод плавающей зоны: ростовая аппаратура

3.2.4.2. Модифицированный метод плавающей зоны: методика кристаллизации

3.3. Выводы

ГЛАВА 4. АППАРАТУРА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ В УСЛОВИЯХ МИКРОГРАВИТАЦИИ

4.1. Необходимость в проведении космических экспериментов

4.2. Аппаратура

4.2.1. Печь «Кратер-ВМ» на борту станции «МИР»

4.2.1.1. Задачи и требования к аппаратуре

4.2.1.2. Конструкция и работа

4.2.2. Печь «МЭП-01» на борту МКС

4.2.2.1. Диффузия в твердых растворах

4.2.2.2. Рост без контакта со стенкой тигля

4.2.2.3. Сегрегация при росте из его раствор-расплава с А1

4.3. Выводы

ГЛАВА 5. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

5.1. Контроль за течением расплава

5.1.1. Слабая ламинарная конвекция

5.1.2. Микро- и макронеоднородности

5.2. Контроль за фронтом кристаллизации

5.2.1. Положение и скорость

5.2.2. Форма

5.2.3. Управление вынужденной и естественной конвекцией

5.3. Контроль гранного роста

5.3.1. Германат висмута

5.3.2. Германий и кремний

5.4. Контроль за нарушением морфологической устойчивости

5.4.1. Германий

5.4.2. Йодистый цезий

5.4.3. Тетраборат лития, селиниты

5.5. Выводы

ГЛАВА 6. ПОЛУЧЕНИЕ ОДНОРОДНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРИСТАЛЛОВ

6.1. Продольная сегрегация

6.1.1. Учет реальной скорости роста и толщины слоя расплава

6.1.2. Условия постоянной концентрации на всей длине кристалла

6.2. Поперечная сегрегация

6.2.1.1. Простые вещества (Ое)

6.2.1.2. Двойные сплавы (Si-Ge)

6.2.1.3. Тройные твердые растворы (CdZnTe)

6.3. Совершенство кристаллической структуры

6.3.1. Мультикристаллический кремний

6.3.2. Монокристаллический кремний

6.4. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ