Регистрация / Вход
Прислать материал

14.587.21.0025

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.587.21.0025
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет"
Название доклада
Разработка математических моделей, алгоритмов и программного обеспечения для оптимизации производства изделий из сапфира в микро- и наноэлектронике
Докладчик
Малюков Сергей Павлович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Основной целью совместных исследований проводимых с иностранным партнером (Словакия) является создание математической модели процесса выращивания монокристаллов сапфира в гидродинамических потоках расплава с различной конфигурацией температурного поля, применяющегося в ростовых установках нового поколения. Создание математической модели необходимо для разработки экспертной системы принятия оптимальных технологических решений по выращиванию монокристаллов сапфира, использующихся в изделиях микро- и наноэлектронной промышленности.
Актуальность и новизна исследования
Монокристаллический сапфир отличается высокой химической стойкостью, твердостью, термостойкостью, высокими характеристиками прозрачности и оптической однородностью в широком спектральном диапазоне, высокой теплопроводностью при низких температурах, низкими диэлектрическими потерями, устойчивостью к радиационному излучению. Уникальный комплекс свойств сапфира определяет широкое применение изделий из этого монокристалла в оптике, микро-, нано- и оптоэлектронике, лазерной технике, медицине, авиационной и космической технике. Основной причиной дефицита и высокой стоимости сапфировых изделий является нерешенность ряда научно-технических проблем в области технологий выращивания из расплава крупногабаритных монокристаллов сапфира с высоким стабильным качеством. Структурное несовершенство монокристаллов сапфира, то есть наличие в нем таких дефектов, как точечные дислокации, поры, микро- и макроблочность, остаточные напряжения, химическая (примесная) неоднородность, снижает выход материала, пригодного по своим качествам для производства изделий с требуемым набором свойств. Возникновение дефектов и характер их распределения в монокристалле сапфира обуславливается, в основном, распределением температур (тепловым полем) в зоне выращивания кристалла, определяющим температурные градиенты и явления тепло- и массопереноса в процессе роста кристалла. Таким образом, для усовершенствования технологий выращивания монокристаллов сапфира из расплава, для повышения их качества и достижения воспроизводимости качества кристаллов, необходимо разработать и внедрить эффективные методы управления и контроля тепловым полем в зоне кристаллизации в реальном времени.
Описание исследования

Проводимые исследования заключаются в разработке математической модели процессов выращивания монокристаллов сапфира с применением  системы, состоящей из нагревателей с независимым управлением и разработке и внедрению усовершенствованной системы регулирования нагрева зоны плавления, обеспечивающей контроль и управление тепловыми потоками, формирующимися в процессе кристаллизации сапфира, а также выращивании крупногабаритных монокристаллов сапфира с регулированием температурного поля в соответствии с разработанной математической моделью.

Результаты исследования

В процессе реализации проекта проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей  научно-техническую проблему,  связанную с разработкой теплового узла установки для роста монокристаллов сапфира,  в том числе обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и российских научных журналах, монографии и патенты. Разработана математическая модель  процесса кристаллизации сапфира, включающая  описание гидродинамических потоков в расплаве и их зависимость от конфигурации температурного поля, создаваемого системой нагревателей с независимым управлением.

Практическая значимость исследования
На основе разработанной математической модели процесса кристаллизации сапфира, включающей описание гидродинамических потоков в расплаве и их зависимость от конфигурации температурного поля, создаваемого системой нагревателей с независимым управлением, выращены образцы крупногабаритных монокристаллов сапфира.
Постер

Poster_Malyukov.ppt