Автореферат (1143287), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Выполнен анализ температурных полей в процессе лазерного управляемоготермораскалывания сапфировых пластин. Определено, что при среднеймощности излучения лазера 80 – 90 Вт температура на поверхности структуры графит – сапфир – графит составляет порядка 600 – 700 К, что согласно экспериментальным исследованиям достаточно для термического раскалывания.6. Показано, что микрорельеф поверхности сапфировой подложки оказывает значительное влияние на качество получаемых на ее поверхностипленок, для чего экспериментальным путем получены пленки поликремнияметодом плазмохимического осаждения, пленки оксида железа (Fe2O3), оксида титана (TiO2) методом лазерного отжига, пленки хрома методом магнетронного напыления, которые могут найти широкое применение при создании интегральных схем и газочувствительных датчиков.7.
Впервые выявлены условия формирования и получен спай сапфирстекловидный диэлектрик-керамика для многокомпонентных интегральныхсхем.Практическая значимость диссертационной работы заключается вследующем:1. На основе результатов исследования тепловых полей и термоупругих напряжений выработаны рекомендации по оптимизации конструкции6ростовой установки и выбору параметров ростовых установок (мощностьнагревателя, степень вакуума, скорость перемещения контейнера установкидля роста кристаллов), которые обеспечивают возможность снижения дефектов сапфира, получаемых методом горизонтальной направленной кристаллизации, в среднем на 5 – 10 %.2. Установленные закономерности процесса получения кристалловсапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации представляют основу для усовершенствования технологических процессов.
На базепроведенных исследований разработан программный комплекс, позволяющий выбирать параметры роста и оптимизировать процесс получения кристаллов сапфира.3. Разработаны физико-технологические основы получения кристаллов сапфира методом ГНК, позволяющие получать кристаллы сапфира(350×150×45 мм) с низким содержанием микрочастиц (10 4 см-3) и низкимуровнем остаточных напряжений (менее 3 МПа).4. Экспериментально установлены закономерности распределениядефектов в сапфировых пластинах на базе различных методов исследования(метод поверхностных акустических волн, виброакустический метод, оптический и тепловой методы).
Выработаны рекомендации по определениюсвойств приповерхностных слоев сапфира, усовершенствованию качествакристалла.5. Предложен способ управляемого термораскалывания сапфировыхпластин излучением импульсного твердотельного Nd:YAG лазера, исключающий операции механического разламывания и нанесения предварительных надрезов. Проведены исследования лазерного управляемого термораскалывания (ЛУТ) сапфировых пластин, на основании которых установлено,что существенное влияние на процесс лазерной резки сапфира оказываютэнергопоглощающие слои графита.
Установлено, что термораскалываниепластин сапфира с нанесенным слоем графита позволяет повысить прочности краев пластины в результате их получения без сколов и поперечныхтрещин и обеспечить высокую скорость резки.6. Экспериментально установлено влияние дефектов подложки на качество пленок (оксида железа (Fe2O3), оксида титана (TiO2), поликремния),которые могут найти применение для микроэлектронной сенсорики и интегральных схем.7. Предложена методика и разработан технологический маршрут создания спая сапфир-стекловидный диэлектрик-керамика. Получен опытныйобразец спая, который может найти применение для многокристалльныхмодулей.7Положения, выносимые на защиту:1.
Снижение уровня термонапряжений в кристаллах сапфира на 10 –15 % целенаправленным изменением конфигурации и температуры тепловой зоны для метода горизонтальной направленной кристаллизации.2. Получение кристаллов сапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации характерной геометрии с изменением наклона поверхности фазового превращения в течение процесса приводит к уменьшению количества газовых пузырей на 2 %.3.
Уменьшение цикла кристаллизации сапфира на 28 % на основе совершенствования технологии получения кристаллов сапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации.4. Объемная плотность дефектов (микротрещин и пор) размером порядка 1 мкм в приповерхностном слое сапфировых подложек снижается на2 % при согласованном варьировании параметров роста (мощности нагревателя, времени нахождения в высокотемпературной зоне, степени вакуума) и обработки сапфира.5. Способ получения пленок определенной дефектной и кристаллической структуры на сапфировой подложке с учетом микрорельефа ее поверхности для газочувствительных датчиков и микромеханических датчиков мембранного типа.6.
Производительность и качество резки сапфира увеличивается прилазерном управляемом термораскалывании сапфировых пластин с длительностью импульса 50-100 нс и средней мощностью 80-100 Вт при нанесенииэнергопоглощающих слоев графита на обе стороны сапфировой пластиныпо направлению реза.7. Получение спая сапфир-стекловидный диэлектрик PbO-B2O3-ZnO,обладающего хорошей адгезией и согласованностью по коэффициенту линейно-термического расширения с подложкой, а также спая сапфирстекловидный диэлектрик PbO-B2O3-ZnO-керамика для многокомпонентных интегральных схем.Реализация результатов диссертационной работыДиссертационные исследования были выполнены на кафедре КЭСИНЭП ЮФУ, на кафедре физической электроники ФГАОУ ВО «СанктПетербургский политехнический университет Петра Великого».
Основныерезультаты диссертации были использованы в рамках грантов ЮФУ №213.01-24/2013 – 123 от 30.04.2013 г. по теме: «Создание интерактивноймультимедийной учебно-методической виртуальной лаборатории поестествознанию для дистанционного обучения в области лазерныхтехнологий»; № 213.01-24/2013 – 119 от 30.04.2013 г. по теме: «Разработкаметодов и средств проектирования и моделирования наноэлектронных8систем с пониженным энергопотреблением, формируемых с помощьюлазерных технологических операций».Полученные результаты работы также использовались в научноисследовательской работе (НИР) по теме «Разработка и исследованиетехнологии получения крупногабаритных монокристаллов лейкосапфираметодом ГНК на установках типа СЗВН-155.32, СЗВН-175» (ЮФУ, 2011 г.);НИР «Разработка и исследование моделей, методов и алгоритмовинтеллектуального анализа состояния сложных динамических объектов», врамках Федеральной целевой программы (ФЦП) «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы»; в НИРпо теме «Разработка конструкций и методов проектированияпрограммируемыхлогическихинтегральныхсхемсверхмалогоэнергопотребления на основе мемристоров и асинхронной логики» (врамках ФЦП, соглашение на представление гранта от 06.08.2012 №14.А18.21.0458); в работе по теме «Разработка и исследованиемикроэлектронных мемристорных структур» (соглашение на представлениегранта от 01.10.2012 № 14.А18.21.0107); в НИР по гранту РФФИ 2016-2017гг., № 16-38-00204; в НИР по теме «Разработка математических моделей,алгоритмов и программного обеспечения для оптимизации производстваизделий из сапфира в микро- и наноэлектронике» (в рамках ФЦПМинистерства образования и науки РФ «Исследования и разработки поприоритетным направлениям развития научно-технологического комплексаРоссии на 2014-2020 гг.», 2016-2018 гг., № 14.587.21.0025, уникальныйидентификатор проекта RFMEFI58716X0025).По работе также были получены гранты в рамках программы«Участник молодежного научно-инновационного конкурса» (Фондсодействия малых форм предприятий в научно-технической сфере, Россия,2011); программы «Научно-исследовательские стипендии для молодыхученых», проводимой Германской службой академических обменов(DAAD) для выполнения НИР в Институте интегральных схем обществаФраунгофера (Эрланген, Германия, 2013), программы ЮФУ длявыполнения НИР в Институте прикладной математики (Висбаден,Германия, 2014); программы «Михаил Ломоносов», проводимой DAAD длявыполнения НИР в Институте вычислительной механики (Ганновер,Германия, 2015, 2018), программы РФФИ и Немецкого научноисследовательского сообщества (DFG) для выполнения НИР в Институтеприкладной математики (Висбаден, Германия, 2016-2017).Результаты диссертационной работы внедрены на промышленномпредприятии «НПК «Аксель» (г.
Зеленоград), АО «ТНИИС» (г. Таганрог),ООО «Завод Кристалл» (г. Таганрог), ООО «Рокор» (г. Зеленоград), ООО«Виброприбор» (г. Таганрог), в учебном процессе кафедры КЭС ИНЭПЮФУ (г. Таганрог), кафедры нанотехнологий и микросистемной техники9ИНЭП ЮФУ (г. Таганрог), кафедры физики конденсированного состоянияФГБОУ ВПО Кабардино-Балкарского государственного университета им.Х.М.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
