Автореферат (1143287), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Бербекова (г. Нальчик), использованы в НИР, реализованных позаданиям Министерства образования и науки Российской Федерации.Апробация работыОсновные научные результаты работы обсуждались на различныхнаучных мероприятиях, в частности: X, XII и XIII Всероссийских научныхконференциях (ВНК) «Информационные технологии, системный анализ иуправление» (Россия, Таганрог, 2012, 2014, 2015), 4-й Международнойнаучной конференции (МНК) «Системный синтез и прикладнаясинергетика» (Россия, Таганрог, 2011), XIX, XX, XXI, XXII, XXIII, XXIVнаучных конференциях (НК) «Современные информационные технологии:тенденции и перспективы развития» (Россия, Ростов-на-Дону, 2012 – 2018),МНК «Нанотехнологии-2012» (Россия, Таганрог, 2012), VII научнометодическом семинаре «Современные технологии в образовательномпроцессе» (Россия, Таганрог, 2012), ВНК «Проблемы автоматизации.Региональное управление.

Связь и автоматика» (Россия, Геленджик, 2012 –2016), НК «Миссия молодежи в науке» (Россия, Ростов-на-Дону, 2012,2014), III МНК «Инновации и современные технологии в системеобразования» (Чехия, Прага, 2013), II Международном симпозиуме «Physicsand Mechanics of New Materials and Underwater Applications» (Тайвань,Гаосюн, 2013), МНК «Состояние и перспективы развития высшегообразования в современном мире» (Россия, Сочи, 2013), III МНК«Подготовка конкурентоспособного специалиста как цель современногообразования» (Чехия, Прага, 2013), IX МНК «Перспективные разработкинауки и техники» (Польша, Пшемысль, 2013), III Международномсимпозиуме «Physics and Mechanics of New Materials and UnderwaterApplications» (Тайланд, Кон-Каен, 2014), I и V МНК «OPEN» (Россия,Санкт-Петербург, 2014, 2018), МНК «Нанотехнологии в электронике иМЭМС» (Россия, Таганрог, 2014), 12-й Курчатовской научной школе (НШ)(Россия, Москва, 2014), IV Международном симпозиуме «Physics andMechanics of New Materials and Their Applications» (Россия, Азов, 2015), IXМНК «Наука и цивилизация» (Англия, Шеффилд, 2015), IX МНК «Будущиеисследования - 2015» (Болгария, София, 2015), XII ВНК «Физико-химия итехнология неорганических материалов» (Россия, Москва, 2015), НШ«Синхротронные и нейтронные исследования» (Россия, Москва, 2015,2017), НК «NanoTech-2015» (Россия, Таганрог, 2015), МНК«Инновационные технологии в науке и образовании» (Россия, Ростов-наДону, 2015), МНК «Наука и современность» (Россия, Уфа, 2015), МНК«Сотрудничество стран БРИКС для устойчивого развития» (Россия, Ростовна-Дону, 2015), ВНК «Микроэлектроника и информатика 2016» (Россия,Зеленоград, 2016), форуме «Новые материалы» (Россия, Сочи, 2016), ВНК10«Нано-2016» (Россия, Москва, 2016), НК «Наука настоящего и будущего»(Россия, Санкт-Петербург, 2016), первом кристаллографическом конгрессе(Россия, Москва, 2016), ВНК «Актуальные проблемы микро- инаноэлектроники» (Россия, Уфа, 2018).Результаты работы были отмечены дипломами ряда конференций иконкурсов научных работ: Всероссийского конкурса НИР в областистратегического партнерства (Россия, Санкт-Петербург, 2011), городскихконкурсов «Молодой инноватор г.

Таганрога» (Россия, Таганрог, 2011,2012, 2014), Молодежного инновационного конвента Ростовской области(Россия, Ростов-на-Дону, 2011, 2012, 2013, 2017), III МНК «Инновации исовременные технологии в системе образования» (Прага, 2013), лауреатаВсероссийского конкурса за лучшую научную книгу 2012 и 2014 годаФонда развития отечественного образования (Россия, Сочи, 2013, 2015), IIIМНК «Подготовка конкурентоспособного специалиста как цельсовременного образования» (Прага, 2013), 12-й Курчатовской НШ (Россия,Москва, 2014), XII ВНК «Информационные технологии, системный анализи управление» (Россия, Таганрог, 2014, 2015), IX МНК «Наука ицивилизация» (Англия, Шеффилд, 2015), IX МНК «Будущие исследования– 2015» (Болгария, София, 2015), НШ «Синхротронные и нейтронныеисследования» (Россия, Москва, 2015), Всероссийского форума молодыхученых (Россия, Екатеринбург, 2017) и рядом других.ПубликацииПо тематике диссертации опубликовано 128 печатных работ, из них 22публикации, индексируемые SCOPUS и Web of Science, 18 cтатей вжурналах в соответствии рекомендациям ВАК, 1 монография, 77 работ всборниках трудов международных и всероссийских конференций, 8свидетельств о регистрации электронных ресурсов, 2 патента наизобретение № 2582181 (2016 г.) и № 2625096 (2017 г.).Структура и объем работыДиссертационная работа включает введение, шесть глав, заключение исписок используемых источников из 338 наименований и трех приложений.Содержание диссертации изложено на 421 странице, их них 42 страницы стаблицами и 146 страниц с рисунками.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введенииприведено обоснование актуальности темыисследования, обозначены цель работы, основные задачи диссертации,научная новизна и практическая значимость работы, приводитсяинформация об апробации результатов диссертации и структуре работы.В первой главе представлен краткий обзор литературных источников,на основе которых проведен анализ сапфировых подложек как основэлектронных компонентов.

Рассмотрены современные проблемы11существующих методов получения изделий из сапфира. Проведен анализсуществующих установок для выращивания монокристаллов сапфира.Представлен анализ моделей процессов получения монокристалловсапфира. Проведен сравнительный анализ существующего программногообеспечения получения изделий из монокристаллических материалов, егопреимуществ и недостатков. Представлен анализ существующих методовсоздания газочувствительных пленок на поверхности сапфира. Наосновании полученных результатов были определены цели и задачидиссертационной работы.Вторая глава посвящена решению двухфазной задачи Стефана поопределению распределения температуры и функции, описывающейпозиции движущегося фронта кристаллизации.Расчет проплавления шихты в процессе роста сапфира направленнойкристаллизацией описывается следующим дифференциальным уравнением:( H )(1) (T ),tгде  – плотность, H – энтальпия,  – коэффициент теплопроводности, – оператор набла, T – температура, t – время.Результаты численного расчета для исследования процесса плавлениясапфира методом контрольных объемов (МКО) приведены на рисунке 1.Найдены расчетные соотношения, позволяющие выявить главныефакторы и установить величины их параметров, определяющие размерыванны расплава и характер процессов, от которых зависит динамикакристаллизации, механизм формирования газовых пузырей и примесей,которые образуются в процессе роста кристаллов в расплаве.

Адекватностьпроведенного исследования подтверждается результатами аналитическогорасчета и экспериментальными данными.Проведенные в работе исследования могут использоваться дляуправления процессами разращивания кристаллов сапфира, полученныхразличными методами.12Рисунок 1 – Численное решение двухфазной задачи СтефанаПосле экспериментов по определению скорости роста кристалла,мощности нагревателя и степени вакуума, содержания пузырей в процессероста сапфира получено уравнение, отражающее влияние скоростиперемещения контейнера, мощности нагревательного элемента и степенивакуума на число пузырей на единицу площади получаемого сапфира:y=325.562+6.375x1-15.875x2-1365.625x3+56.250x2x3,(2)где x1 – скорость перемещения контейнера (мм/ч); x2 – мощностьнагревательного элемента (кВт); x3 – степень вакуума (Па); у – числопузырей на единицу площади кристалла (см-2).Полученное уравнение описывает экспериментальные данныеадекватно.

Погрешность расчета по стандартной ошибке составила порядка6 %.Рассчитано время кристаллизации и уровень дефектов в кристаллесапфира, который определялся числом пузырей на единицу площади.Проведено исследование механизмов формирования пузырей в процессероста сапфира.Предложена оптимизационная модель, которая позволяет задаватьуровни дефектов и проводить оптимизацию временных параметровтехнологических процессов (ТП). При уровне дефектов, не превышающим2 см-2, оптимальными являются следующие параметры: скоростьперемещения контейнера x1=6.216 мм/ч; мощность нагревателя x2=22.5 кВт;степень вакуума x3=0.06 Па.Представлены основные возможности сокращения циклакристаллизации сапфира. Предложенные варианты осуществления процессавыращивания с остановкой лодочки позволяют сократить длительностьпроцесса в среднем на 28 %, снизить потребление электроэнергии в общемна 560 кВт за цикл кристаллизации, повысить продолжительностьэксплуатации теплового узла, так как уменьшается длительность работы13нагревателя при высокой температуре, при этом увеличиваетсяпроизводительность оборудования и снижается себестоимость кристаллов.В третьей главе представлены результаты теоретического ичисленного исследования методов снижения дефектов, внутреннихнапряжений на различных стадиях роста кристаллов сапфира.С целью выявления влияния параметров роста на качество кристаллапроведен расчет процессов теплообмена в системе кристалл-расплав-шихтас учетом геометрии растущего кристалла.Определение распределения температуры в системе кристалл-расплавшихта основывается на решении уравнения теплопроводности:Ti ( x, y, z, )   Ti ( x, y, z, )  Ti ( x, y, z, )  Ti ( x, y, z, ) T ( x, y, z, )  W i  ai ai ai,xyyzzx x0 < x < xL, 0 < y < yL, 0 < z < zL,– кристалл, расплав и шихтагдеi=ai–коэффициентыki– коэффициент теплопроводности;1,2,3температуропроводностиρi( ai(3)соответственно;=ki,ρi  C iгде– плотность материала;Ci – удельная теплоемкость); W – скорость перемещения контейнера.Экспериментально определен градиент температур в установке дляроста кристаллов сапфира, который составлял порядка 25 – 35 0С насантиметр, а, следовательно, распределение температуры в процессе ростасапфира может быть найдено по системе уравнений:(4)div(ki gradTi (x, y,z)) = 0.Для данной системы уравнений (4) граничные условия записываются вследующем виде:T1 (xT , y, z)T (x , y, z)= k2 2 T,xxT (x + Δx, y, z)T (x + Δx, y, z)k2 2 T= k3 3 T,xxk14qs = qs = qs = σβ(T 4  Thot),123(5)(6)(7)где σ – постоянная Стефана-Больцмана; Thot – функция, задающаяраспределение температуры на кристаллизаторах; Δx – ширина расплава;xT – граница кристалл-расплав; β – коэффициент излучения.На рисунке 2 показаны результаты расчета теплообмена в кристаллахсапфира МКО на неструктурированной сетке.14Рисунок 2 – Результаты расчета теплообмена в системе кристаллрасплав-шихтаT0T3T4T6 T7 T8 T9T10T11q12WЦирконеваякерамикаНагревательT5q10 q11ВакуумNВакуумq5 q6 q7 q8 q9РасплавНагревательНагревательT1 T2q4Тигель (Mo)Зазор (вакуум)Поддон (W)NВакуумq2 q3Wq0Цирконеваякерамикаq1ВакуумДля анализа влияния параметров роста на качество кристалла сапфираважным этапом является расчет распределения температур с учетом полнойкомпоновки ростового оборудования для получения кристаллов сапфираметодом ГНК.

Характеристики

Список файлов диссертации