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. ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ СОВЕРШЕННЫХ КРИСТАЛЛОВ

1.1. Традиционные методы выращивания из расплава

1.2. Рост кристаллов из тонкого слоя расплава

1.3. Методпогруженногонагревателя

1.4. Выводы поглаве

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 форма фронта кристаллизации

2.1.1.2. Учет кривизны фронта кристаллизации

2.1.1.3. Роль конвекции взазоре

2.1.1.4. Устойчивость формообразования при выращивании без тигля

2.1.2. Глобальное моделирование (проектирование ОТФ установок)

2.1.3. Упрощеннаямодель кристаллизации

2.1.3.1. Форма фронта и распределение температуры на границах

2.1.3.2. Локальная2Бмодель

2.1.3.3. Одномернаямодель 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 температурыкристаллизации

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. Идентпфпкацпяобъекта и настройка цифровых ПИД-регуляторов

2.3.4. Управление помодели

2.4. Выводы по главе

ГЛАВА 3. РОСТОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

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 сцинтилляторовв сквозных отверстиях сеток

3.2. Бестигельный вариант

3.2.1. Разработка метода и аппаратуры

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 поглаве

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. Конструкцияи работа

4.2.2. Печь «МЭП-01» на борту МКС

4.2.2.1. Диффузиявтвердых растворах

4.2.2.2. Рост без контакта со стенкой тигля

4.2.2.3. Сегрегация при росте Si из его раствор-расплава с Al

4.3. Выводы по главе

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 гранногороста

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 поглаве

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 (Ge)

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 к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ