Эволюция межфазных границ в процессе зонной перекристаллизации в поле температурного градиента с учетом гидродинамических эффектов
Диссертация
Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях НГТУ в 1995;1998 гг., на международной конференции «Математические методы в химии и химической технологии» г. Тверь в 1995 г., на 10-м Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел в г. Черноголовке в 1997 г., на 2-м Всероссийском симпозиуме… Читать ещё >
Содержание
- 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
- 1. 1. Особенности ЗПГТ и проблемы устойчивости границ перекристаллизации
- 1. 2. Теоретические основы и модели морфологи
- 2. ФИЗИЧЕСКАЯ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ 26 ПРОЦЕССА ЗПГТ С УЧЕТОМ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ
- 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ГРАНИЦ ПЛОСКОЙ ЗОНЫ РАСТВОРА-РАСПЛАВА В «РОСТОВОЙ» ПОДСИСТЕМЕ
- 3. 1. Получение аналитической зависимости для 58 формы межфазных границ в ростовой подсистеме
- 3. 2. Численное исследование устойчивости межфазных границ в ростовой подсистеме
- 3. 3. Численный анализ эволюции межфазных 84 границ в ростовой подсистеме с использованием понятия квазиустойчивости
- 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ УС- 91 ТОЙЧИВОСТИ ГРАНИЦ ПЛОСКОЙ ЗОНЫ РАСТВОРА-РАСПЛАВА В «АРХИМЕДОВОЙ» ПОДСИСТЕМЕ ческой устойчивости границ
- 1. 3. Физико-математические модели ЗПГТ
- 5. ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
- 5. 1. Зависимость стабильности роста межфазных 104 границ от градиента температуры и ширины жидкой зоны раствора-расплава
- 5. 2. Теоретическое и экспериментальное число
- Рэлея в рамках рассматриваемой задачи
- 5. 3. Практические рекомендации по результатам 114 работы
- ВЫВОДЫ
Список литературы
- Вайнштейн Б.К. Современная кристаллография, т. 1., М.: Наука, 1979. -С. 6.
- Лозовский В.Н., Лунин Л. С., Попов В. П., Зонная перекристаллизация градиентом температуры полупроводниковых материалов. М.: Металлургия, 1987. — 232 с.
- Шаскольская М.П. Кристаллография. М., Высшая школа, 1976. -С.374
- Лозовский В.Н. Зонная плавка с градиентом температуры. М.: Металлургия, 1972. -240 с.
- Ефремова Н.П. Перераспределение примесей при ЗПГТ локальными зонами. Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. НГТУ. Новочеркасск: Новочерк. гос. техн. ун-т. 1993. С.11−18.
- Лозовский В.Н., Константинова Г. С. Процесс перекристаллизации в линейных зонах при ЗПГТ. Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. Новочеркасск: НПИ, 1989. С.95−103.
- Ефремова Н.П., Попов В. П., Патаридзе З. Г. Очистка арсенида-галия от олова зонной перекристаллизацией градиентом температуры линейными зонами. Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. Новочеркасск: НПИ, 1985. С.37−43.
- Ефремова Н.П. Механизм и кинетика растворения арсенида-галия локальными зонами. Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. Новочеркасск: Новочерк. гос. техн. ун-т. 1996. С.38−40.
- Лозовский C.B., Буддо В. И., Юрьев В. А. Выращивание поликристаллических слоев кремния на окисленных кремниевых подложках. Новчерк. политех, ин-т. Новочеркасск, 1978. -Юс.-Деп. В ВИНИТИ 03.10.78. № 3039−78.
- Юрьев В.А., Власенко JI.A., Киреев Е. И. и др. Свойства кремниевых структур с диэлектрической изоляцией. Новчерк. политех, ин-т. Новочеркасск, 1978. -8с. -Деп. В ВИНИТИ 03.10.78. № 3039−79.
- Разработка технологии наращивания подложки-носителя на матрицы полевых транзисторов с изоляционным слоем: Отчет о НИР (НПИ): Рук. Лозовский В. Н.: №ГР 76 030 800. -Новочеркасск, 1977. -90 с.
- Зонная перекристаллизация градиентом температуры. Разработка технологии наращивания подложки-носителя на матрицы полевых транзисторов с изоляционным слоем: Отчет о НИР (НПИ): Рук. Лозовский В. Н.: №ГР 76 030 800. -Новочеркасск, 1980. -60 с.
- Кулинич В.И., Бубликов Е. И., Кулинич Н. В. Моделирование фрактальных структур металлов на основе электроннодифракционного анализа. // 16-тая Российская конференция по электронной микроскопии, ЭМ' 96: Тез. докл., 29нояб.-2дек., 1996. -С.75−80.
- Лозовский В.Н., Балюк A.B., Середин Б. М. Перспективы применения жидкофазной эпитаксии в поле температурного градиента в технологии приборов силовой электроники.. Тез. докл. Всесоюз. научно-техн. конф. М.: Информэлектро, 1986. -С.98.
- Балюк A.B., Середин Б. М., Середин Л. М. Эпитаксиальные структуры для силовых транзисторов типа Т123−153. Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. НГТУ. Новочеркасск: Новочерк. гос. техн. ун-т. 1993. С.75−78.
- Свойства элементов. Справочник. ч.1. Под ред. Самсонова Г. В.
- М.: Металлургия, 1976. -456 с.
- Балюк A.B., Середин Л. М. Получение кремниевых стабилизирующих структур для ФЭП методом ЗПГТ. Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр.. Новочеркасск: НПИ. 1991. С.130−134.
- Лозовский В.Н., Константинова Г. С. Морфология фронта перекристаллизации пересекаемого границей зерна в условиях ЗПГТ. Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр.. Новочеркасск: НПИ. 1991. С.104−109.
- Князев С.Ю., Нефедов A.C., Юрьев A.B. Условие стационарности при зонной перекристаллизации градиентом температуры. Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. Новочеркасск: Новочерк. гос. техн. ун-т. 1996. С.11−14.
- Физические величины. Справочник. Под ред. Григорьева И. С., Мейлихова Е. З. М.: Энергоатомиздат, 1991, 1232 с.
- Lozovskii V.N., Ovcharenko A.N., Popov V.P. Liquid-Solid Interface Stability.// Prog. Crystal Growth Charact. -1986. -V.13 -P.145
- Lozovskii V.N., Popov V.P. Temperature Gradient Zone Melting.// Prog. Crystal Growth Charact. -1983. -V.6 -P.l
- Крыжановский В.П. Зонная перекристаллизация в поле температурного градиента при наличии геометрических и структурных неоднородностей на межфазных границах. Кандидатская диссертация. Новочеркасск, 1983. 190 с.
- Antony T.R., Cline Н.Е. The Stability of Migrating Droplets in Solid //ActaMet. -1973.-V.21., P.117.
- Antony T.R., Cline H.E. //J. Appl. Phys. -1972.-V.43., № 11 p.4391−4401.
- Лозовский B.H., Попов В. П. Влияние стабильности движения плоской зоны на пробивное напряжение р-n перехода. Кристаллизация и свойства кристаллов. -Новочеркасск: НПИ, 1970.- Т.208.-С.3.
- Гершанов В.Ю. Кандидатская диссертация. Новочеркасск. 1969. -193 с.
- Antony T.R., Cline Н.Е. Interface Stability in Temperature GradientZone Melting//Acta Met. -1973.-V.21., P.541−553.
- Гершанов В.Ю., Гармашов С. И. О кинетики процесса зонной перекристаллизации градиентом температуры при нестационарных тепловых условиях//Кристаллография, 1992, -т.37., -Вып.1., -С. 34−42.
- Майстренко В.Г., Паллий Н. Д. О влиянии нестационарных тепловых условий на кинетику и стабильность движенияжидких включений в кристаллах. // Кристаллизация и свойства кристаллов. Меж-вуз. сб. науч. тр. -Новочеркасск: НПИ, 1985.- С.78−83.
- Козлова О.Г. Рост и морфология кристаллов. М.:МГУ, 1989. -304с.
- Lander J.S. Instabilities and Patten Formation in Crystal Growth. //Rev. Mod. Phys. -1980. -V.52. -P. 1.
- Bhatt V.P., Pandya G.R., Vyas A.R. Study of Solid-Liquid Interface of Bismuth-Antimony Alloy Single Crystals. // Indian J. Pure Appl. Phys. -1980.-V.18-P. 58.
- Jamgotchian H., Billia В., Cappella L. Morphology of Solidification Front During Unidirectional Growth of Pb-Tl Alloys. // J. Cryst. Growth. -1983. -V.64. -P. 338.
- Coulet A.L. Interfacial Stability During the Growth of a Dilute Binary Alloy- Thermodynamical Approach. // J. Cryst. Growth. -1982. V.60. -P.381.
- Billia В., Ahbout H., Cappella L. Stable Cellular Growth of a Binary Alloy. // J. Cryst. Growth. -1981. V.51. -P. 81.
- Venugopalan D., Kirkaldy J.S. Prediction of Configuration Parameters in Cellular Solidification of Succinonitrile-Salol. // Scripta Met. -1982. -V.16. -P. 1183.
- Устелемов C.B., Фролов A.A., Гук В.Г. Ячеистый рост кристаллов FeGe2 //Кристаллография. -1984. -Т.29, № 5. -С. 1014.
- Гершуни Г. З., Жуховицкий Е. М. Конвективная устойчивость несжимаемой жидкости. М.: Наука, 1972, 392 с.
- Huang S.C., Glicksman М.Е. Fundamentals of Dendritic Solidification.
- Steady-State Tip Growth. // Acta Met. -1981, — V.29. -P. 701.
- Huang S.C., Glicksman M.E. Fundamentals of Dendritic Solidification.
- Development of Side-Branch Structure. // Acta Met. -1981, — V.29. -P. 717.
- Langer J.S., Muller-Krumbhaar H. Mode Selection in a Dendritelike
- Nonlinear System. //Phys. Rev. A. -1983. -V.27. -P. 499.
- Sekerka R.F., Coriell S.R., McFadden G.B. Stagnant film model of the effect of natural convection on the dendrite operating state. // J. of Crystal Growth. -1995. -V.154. -P. 370−376.
- McFadden G.B., Coriell S.R. The Effect of Fluid Flow Due to the Crystal-Melt Density Change on the Growth of a Parabolic Isotermal Dendrite. // J. of Crystal Growth. -1986. -V.74. -P. 507−512.
- Sekerka R.F., Coriell S.R., McFadden G.B. The effect of container size on the dendritic growth in microgravity // J. of Crystal Growth. -1997. -V.171. -P.303−306
- Лунин Л.С., Кулинич В.И, Кулинич H.B. Модель роста фрактальных объектов в процессе электрокристаллизации металлов. // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. -Новочеркасск: Набла, 1996, С.75−80.
- Смирнов Б.М. Энергетические процессы в макроскопических фрактальных структурах. УФН, -1991. -т. 161., № 6, -С. 171−200.
- Олемский А.И., Флат А. Я. Использование концепции фрактала в физике конденсированной среды. УФН, -1993. -т. 163, № 12. -С. 250.
- Фракталы в физике. М.: Мир, -1998. -631с.
- Хансен М., Андерко К. Структура двойных сплавов,— М.: Металлургия, 1962, т.1, -600с.
- Лунин Л.С., Овчаренко А. Н., Кулинич Н. В. Эволюция межфазных границ в процессах перекристаллизации в поле температурного градиента. // 17-ая Российская конференция по ЭМ'98. Тез. докл., 15−18 июня 1998 г. Черноголовка 1998. — С.175.
- Коул Дж. Методы возмущений в прикладной математике. М.: Мир, 1972. -274с.
- Coriell S.R., McFadden G.B., Hurle D.T.J. The Effect of an Electric Field on the Morphological Stability of the Cristal-Melt Interface of a Binary Alloy. // J. of Crystal Growth -1988., -V.88., P. 1−15.
- Coriell S.R., McFadden G.B., Hurle D.T.J. The Effect of an Electric Field on the Morphological Stability of the Cristal-Melt Interface of a Binary Alloy. III. Weakly nonlinear theory. // J. of Crystal Growth -1990., -V.100., P.78−88.
- Coriell S.R., McFadden G.B., Sekerka R.F. Effect of Anisotropic Thermal Conductivity on the Morphological Stability of a Binary Alloy. // J. of Crystal Growth -1990., -V.100., P.459−466.
- Горяинов Л.Г. Математическое моделирование процесса выращивания монокристаллов из расплава. // Физика и химия обработки материалов. -1996., № 5. -С. 128−134.
- Лодиз Р., Паркер Р. Рост монокристаллов. М.: Мир, 1974. -540с.
- Найфе А. Методы возмущений. -М.: Мир, 1976. 456 с.
- Джозеф Д. Устойчивость движения жидкости. М.: Мир, 1976. -456 с.
- Ляпунов A.M. Общая задача об устойчивости движения. М.:-Ленгиз, 1950. -115с.
- Арнольд А.В. Доп. главы к теории ОДУ. М. Мир, 1986. -250с.
- Марсден, Маккраген Бифуркация рождения циклов. М.: Наука, 1990. -458с.
- Мунн Хаотические колебания. М.: Мир, 1989. -362с.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика, -т.VI, Гидродинамика. -М.: Наука, 1988, 736 с.
- Маллинз В., Секерка Р. Морфологическая устойчивость частицы, растущей за счет диффузии или теплоотвода. Проблемы роста кристаллов. -М.: Мир, 1968. -С. 89.
- Маллинз В., Секерка Р. Устойчивость плоской поверхности раздела фаз при кристаллизации разбавленного бинарного сплава. -М.: Мир, 1968. -С. 106
- Coriell S.R., McFadden G.B. Nonplanar Interface Morphologies During Unidirectional Solidification of a Binary Alloy. // Physica 12D, -1984. -P. 253−261.
- Coriell S.R., Boisvert R.F., McFadden G.B. Nonplanar Interface morphologies During Unidirectional Solidification of a Binary Alloy. II. Three-Dimensional Computations // J. of Crystal Growth. -1984. -P. 371 388.
- Бондаренко Ю.А. Использование процесса направленной кристаллизации при получении материалов для электроники, электротехники, приборостроения. //Материаловедение -1996., -№ 7, С. 10−14.
- Brush L. N., McFadden G.B. and Coriell S.R. Laser Melting of Thin Silicon Films. //J. of Crystal Growth -1991., -V.114., P.446−466.
- Geis M.W., Smith H.I., Silversmith D.J., Mountain R.W., Thompson C.V. //J. Electrochem. Soc. -1983., -V130., P. 1178.
- LimanovA.B., GivargizovE.A.//Mater. Letters -1983., № 2, P. 93.80. leamy H.J., Chang C.C., Baumgart H., Lemons R.A., Cheng J. // Mater. Letters -1982., № 1, P. 33.
- Jacson K.A., Kurtze D.A. // J. of Crystal Growth -1985., -V.71., P.385.
- Coriell S.R., McFadden G.B., Voorhees P.W. Stability of a Planar During Solidification of a Multicomponent System. // J. of Crystal Growth -1987., -V.82., P.295−302.
- Mullins W.W., Sekerka R.F. // J. Appl. Phys. -1963., -V.34., P. 323 329.
- Mullins W.W., Sekerka R.F. // J. Appl. Phys. -1964., -V.35., P. 4 443 451.
- Sekerka R.F. Morphological and Hydrodynamic Instabilities During Phase Transformations. //PhysicaD. -1984., V.12., P. 212−214.
- Coriell S.R., McFadden G.B., Boisvert R.F. Effect of a Forced Couette Flow on Coupled Convective and Morphological Instabilities During Unidirectional Solidification. // J. of Crystal Growth -1984., -V.69., P. 1522.
- Кулинич H.B., Ревина С. В. Исследование обобщенной системы Лэнгфорда с косимметрией и без нее. // Рост. гос. ун-т -Ростов н/Д, 1996. 35с.-Деп. В ВИНИТИ 17.01.96, № 198-В-96.
- Введение в фотолитографию. Под ред. проф. Лаврищева В. П. -М.: Энергия, 1977.-312 с.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика, -т.VIII, Механика сплошной среды. -М.: Наука, 1988, -523 с.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика, -т.VII, Теория упругости. -М.: Наука, 1987, -342 с.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика, -т. V, Статистическая физика. -М.: Наука, 1987, -536 с.
- Лунин Л.С., Овчаренко А. Н., Кулинич Н. В. Влияние конвекции на устойчивость межфазных границ в методе ЗПГТ. //Юбилейный, сб науч. тр. проф.-препод, состава науч. техн. конференции НГТУ, 1418 апр., 1997 г. -Новочеркасск: НГТУ, 1997. С.7−8.
- Чернов А.А. Процессы кристаллизации. Современная кристаллография. Т.З., М.: Наука, 1980. -С. 5.
- Любов Б.Я. Теория кристаллизации в больших объемах. -М.: Наука, 1975. -256 с.
- Овчаренко А.Н., Кулинич Н. В., Лунин Л. С. Моделирование метода ЗПГТ с учетом гидродинамических эффектов в растворе-расплаве. //
- Сб науч. тр., 2-ой Всероссийский симпозиум «Математическое моделирование и компьютерные технологии», 23−25апр. 1998. -Кисловодск 1998.
- Кулинич Н.В., Овчаренко А. Н. Физическая и математическая модель метода ЗПГТ с учетом гидродинамических эффектов. //Новочерк. гос. ун-т. Новочеркасск, 1998. — 20с. — Деп. в ВИНИТИ 04.08.98, № 2513 В-98.
- Corriel S.R., Hurle D.T.J., Sekerka Interface Stability During Crystal Growth: The Effect of Stirring. //J. of Crystal Growth-1976.,-Y. 32., P.l.
- Hurle D.T.J., Jakerman E., Wheeler M. Effect of Solutar Convection on the Morphological Stability of a Binary Alloy. // J. of Crystal Growth -1982., -V.58., P. 163.
- McFadden G.B., Coriell S.R., and Boisvert R.F. Double-Diffusive Convection With Sidewalls. // Phys. Fluids -1985, -V.28., № 9, P. 2716.
- Никифоров A.H., Крыжановский В. П. Кулинич Н.В. Определение скорости свободной конвекции в вертикальной трубе с тепловым потоком на стенке. //Заводская лаборатория. -1997. № 10, С.27−28. С.70−72.
- Tiller W.A. // J. Appl.Phys., 1965., v.35, № 1, P. 261.
- Delves R.T. Theory of Interface Stability // J. of Crystal Growth. Ed. Pamplin B.R. -1974., P. 40.
- Delves R.T. Interface Stability in Temperature Gradient-Zone Meting on Thermodynamic. //Phys. Stat. Solid. -1967. -V.20, № 2. -P.639.
- Зайденстиккер P. Устойчивость поверхности раздела фаз при зонной плавке с градиентом температуры // Проблемы роста кристаллов. -М.: Мир, 1968. -С. 197.
- Овчаренко А.Н. Нелинейные явления в процессе эволюции межфазных границ при зонной перекристаллизации в поле температурного градиента. Кандидатская диссертация. Новочеркасск, 1988. -175 с.
- Sriranganathan R., Wollkind D.J., Oulton D.B. Nonlinear Stability Analyses of the Solidification a Dilute Binary Alloy in the Three-dimensional Caze. // J. of Crystal Growth -1983., V.62, -P. 265.
- Wollkind D.J., Oulton D.B., Sriranganathan R. A Nonlinear Stability Analyses of a Model Equation for Alloy Solidification. // J. Physique -1984.,-V.45,-P. 505.
- Sivashinsky G.I. On Cellular Instability in the Solidification of a Dilute Binary Alloy. // Physica -1983. -V.8D -P. 243.
- Балюк A.B., Середин Б. М. Формирование зон плоской формы при жидкофазной эпитаксии в поле температурного градиента. // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр.. Новочеркасск: НПИ. 1989. С. 119.
- Овчаренко А.Н., Колесниченко А. И., Кукоз В. Ф. Морфологическая устойчивость плоских межфазных границ при выращивании кристаллов Si-Ge. // Кристаллизация и свойства кристаллов: Межвуз. сб. науч. тр. -. Новочеркасск: НПИ. 1991. С. 119.
- Леусова А.И., Юрьев В. А., Кукоз И. Ф. Экспериментальные исследования морфологической устойчивости межфазных границ в системе кремний-германий. // Межвуз. сб. науч. тр. НГТУ. Новочеркасск: Новочерк. гос. техн. ун-т. 1993. С.32−35.
- Верезуб Н.А., ПолежаевВ.И. Моделирование и управление процессами тепломассообмена при жидкофазной эпитаксии. Рост кристаллов., т.18 -М.: Наука, 1990. -256 с.
- Балюк А.В., Попов В. П. Особенности жидкофазной эпитаксии в поле температурного градиента из вертикального слоя раствора-расплава. // Неорганические материалы (Изв. АН СССР). 1986., -т.22., № 2, -С. 195
- Зурнаджан B.C. Зонная перекристаллизация градиентом температуры в условиях конвективного массопереноса. Кандидатская диссертация. Новочеркасск. 1985. — 229 с.