Розробка теплового вузла для вирощування монокристалів GaAs за LEC технологією зі зниженим вмістом структурних дефектів - Автореферат

КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ Розробка теплового вузла для вирощування монокристалів GAAS за LEC технологією зі зниженим вмістом структурних дефектівРобота виконана на кафедрі компютеризованих систем автоматики Кременчуцького університету економіки, інформаційних технологій і управління МОН України. Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Оксанич Анатолій Петрович, Кременчуцький університет економіки, інформаційних технологій і управління, ректор, завідувач кафедри компютеризованих систем автоматики. доктор фізико-математичних наук, професор Ковтун Геннадій Прокопович, Інститут фізики твердого тіла, матеріалознавства і технологій ННЦ «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, начальник лабораторії чистих металів і напівпровідникових матеріалів. Захист відбудеться “22” травня 2009 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К45.124.01 у Кременчуцькому університеті економіки, інформаційних технологій і управління за адресою: 39600, м. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Кременчуцького університету економіки, інформаційних технологій і управління за адресою: 39600, м.Термічну напругу можна зменшити підбором параметрів теплового вузла і умов вирощування, що забезпечують зменшення градієнтів температури в злитку в процесі вирощування і охолоджування. Оскільки фізичні експерименти на серійних ростових установках утруднені, а розробка і виготовлення експериментальної установки вимагає проведення попередніх досліджень і значних коштів, актуальним є математичне моделювання, що дозволяє за допомогою встановлених критеріальних закономірностей оптимізувати вибір та провести розрахунки конструктивних параметрів теплових вузлів ростового обладнання і технологічних параметрів процесу вирощування. Робота виконувалася автором на кафедрі компютеризованих систем автоматики Кременчуцького університету економіки, інформаційних технологій і управління відповідно до міжвідомчої науково-технічної програми «Нанофізика і наноелектроніка» і повязана з реалізацією наступних науково-дослідних робіт: - НДР «Розробка способів і методів експрес - контролю структурної недосконалості в злитках монокристалічного кремнію і арсеніду галію», державний реєстраційний номер 0106U000055; Аналізуючи механізми формування структурної досконалості у вирощуваних монокристалах GAAS можна зробити висновок, що вони обумовлені, головним чином, наступними чинниками: недосконалістю конструкції теплового вузла ростового обладнання, недосконалістю теплових умов, несиметричністю теплового поля, високим рівнем температурних градієнтів. У звязку з цим метою дисертаційної роботи є розробка, на основі результатів моделювання і дослідження температурних полів і внутрішньої напруги в злитку, теплового вузла, що забезпечує вирощування злитків GAAS зі зниженим вмістом структурних дефектів.Термічну напругу можна зменшити підбором параметрів теплового вузла і умов вирощування, що забезпечують зменшення градієнтів температури в злитку в процесі вирощування і охолоджування. Для розрахунку оптимальних параметрів теплового вузла ми використовували підхід, який полягає у встановленні закономірностей впливу геометрії теплового екрану (або системи екранів) на розподіл температур у зоні кристалізації ростової установки і в злитку. Повний тепловий потік qie було визначено відповідно до виразу: (1) де h - висота елементарних площадок; s0 - постійна Стефана-Больцмана; епэ - приведений (з урахуванням перевідображень) ступінь чорноти злитка і екрану; zз, ze, zt, rз, re, rt безперервні координати, повязані з відповідними дискретними індексованими координатами співвідношенням zij=kjzj, де j - номер конструктивного елементу теплового вузла, kj - крок дискретизації на даній поверхні; Ті - температура i-ої елементарної поверхні екрану; Lэ - довжина екрану в дискретних одиницях; Н - висота розташування екрану над розплавом в дискретних одиницях. Для правильного вибору конструктивних параметрів теплового вузла було синтезовано чисельно-аналітичну ітераційну схему рішення задачі теплообміну на поверхні злитка GAAS із застосуванням аналітичного виразу, що містить параметри, які дозволяють уточнювати розподіл температурного поля у злитку. Задаються початкові значення параметрів геометричної моделі теплового вузла (радіусу злитка Rз, радіусу екрану Re, висоти екрану Le, висоти розташування екрану над розплавом Н, радіусу тигля Rt, і ін.) і допустимі діапазони зміни геометричних параметрів екрану Re і Le.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ