Вирішено проблему підвищення ефективності виробництва об'ємних Cz - Si-монокристалів, розроблено та впроваджено організаційно-технологічну систему керування технологічними процесами компоновки завантажень, вирощування й обробки монокристалічних злитків на основі синтезованих моделей, адаптивних алгоритмів і програмно-технічних засобів керування багатовимірними стохастичними та нестаціонарними технологічними процесами. Формалізовано завдання оптимальної компоновки завантажень, запропоновано схему його вирішення з використанням методу випадкового пошуку для мінімізації наднормативної витрати кремнію-сирцю. Розроблено алгоритмічні та програмні засоби синтезу комбінованих моделей типу "передавальна функція + шум", що реалізують етапи структурної та параметричної ідентифікації моделей та їх діагностичної перевірки. Синтезовано регулятори на основі цих моделей. Розроблено спосіб вирощування монокристалів і пристрій для його реалізації, які грунтуються на вимірі параметрів меніска та рівня розплаву у тиглі шляхом обробки одержаного з відеокамери зображення зони кристалізації. Розроблено адаптивну процедуру відпрацювання злитків, модель і алгоритм вирішення задачі оптимального розкрою партії злитків. Розроблено організаційно-технологічну систему управління виробництвом об'ємних Cz - Si-монокристалів на базі створеної концепції автоматизації керування технологічними процесами даного виробництва.

  Скачати повний текст

Розглянуто метод статистичного опису простих кристалів з парним потенціалом міжатомної взаємодії, що грунтується на виведенні аналітичного виразу для бінарної функції розподілу зміщень атомів з вузлів гратки та варіаційній процедурі визначення ефективного параметра квазіпружного зв'язку сусідніх атомів. У межах даного підходу для кристалів з ГЦК структурою - кристалів інертних газів (Ar, Kr, Xe) і металів (Cu, Ag, Au) - розраховано низку теплових і пружних властивостей (міжатомну відстань, ізобарну теплоємність, об'ємний модуль пружності тощо) у широкому інтервалі температур і тисків та проведено порівняння з наявними експериментальними даними. Виявлено, що за температури, яка перевищує температуру плавлення, зникає мінімум вільної енергії кристала за параметром квазіпружного зв'язку, що проявляється в аномальній поведінці деяких термодинамічних параметрів у разі наближення до точки плавлення. Запропоновано вакансійну модель плавлення твердих тіл, у якій плавлення пов'язується з фазовим переходом у системі вакансій, що ефективно взаємодіють через фотонну підсистему кристала, а також обчислено температури плавлення кристалів інертних газів.

  Скачати повний текст

За допомогою отриманих залежностей простежено зміну поведінки ізохорної теплопровідності залежно від зміни характеру обертального руху молекул. Завдяки модифікованому методу приведених координат розраховано внесок фонон-фононної та фонон-обертальної взаємодій до загального теплового опору дослідних кристалів.

  Скачати повний текст

За допомогою методу високотемпературної in-situ дифрактометрії досліджено фазові перетворення за високих температур у моно- та полікристалічних зразках різних класів сполук. Вивчено звичайні нестехіометричні карбідні та оксидні фази втілення з вакансіями в металоїдній та металічній підгратці та нанокристалічні порошки; надтверді фази нітриду бору, спечені в ударних хвилях; гідридоутворюючі сплави; інтерметаліди з квазікристалічною складовою. В інтервалі температур 293 - 1 273 К досліджено фазові перетворення за участю квазікристалічної фази у водорозпилених порошках <$Eroman {Al sub 63 Cu sub 25 Fe sub 12 }, легованих Se, Cr та сукупністю елементів TiCrSi. Встановлено, що наявність квазікристалів у зразках системи Al - Fe - Cr обумовлює утворення в них метастабільної фази <$Eroman {Al sub 6 Fe}>. Вивчено вплив структурного стану на водень-сорбційні властивості апроксимантної фази W(NiZrNi) та сплавів типу <$Eroman AB sub 2>.

  Скачати повний текст

Показано, що шум концентрації (пересичень) і фактора Гіббса - Томпсона впливає на кінетику коалесценції у бінарних системах з великою об'ємною часткою нової фази. Такий вплив змінює вигляд асимптотичного розподілу частинок за розмірами. Зростання рівня шуму (об'ємної частки) збільшує швидкість коалесценції. Уперше одержано залежність рівня шуму від об'ємної частки нової фази та встановлено критерій великої об'ємної частки. Завдяки комп'ютерному моделюванню встановлено, що у разі зростання об'ємної частки нової фази стають суттєвими ефекти кореляції між сусідніми частинками. З'ясовано, що шум хімічних потенціалів за умов індукованої потоками коалесценції у відкритій системі Cu/розплавлена лють впливає на вигляд розподілу частинок за розмірами. Одержані з використанням методів комп'ютерного моделювання розподіли підтверджено експериментальними результатами. Виявлено, що опис взаємної дифузії у рамках даркенівської схеми (наближення локальної квазірівноваги вакансій) у разі коалесценції у бінарних системах зі значною різницею рухливостей компонентів є недостатнім. Неоднорідним просторовим розподілом вакансій не можна нехтувати, якщо відстані між частинками не перевищують довжини вільного пробігу вакансій. У потрійній системі встановлено можливість відхилення від параболічного закону росту пресипітатів, зумовлене лише дифузійними причинами (без урахування межової кінетики).

  Скачати повний текст

Показано, що високотемпературна теплопровідність простих молекулярних кристалів визначається: фонон-фононною взаємодією, розсіянням фононів орієнтаційною підсистемою, переносом тепла шляхом дифузії теплової енергії та залежністю даних механізмів від параметрів стану системи. Розроблено дослідні установки для вимірювань ізобарної теплопровідності молекулярних кристалів і рідин. Вперше досліджено вплив теплового розширення на механізми фононного розсіяння в простих молекулярних кристалах. Експериментально досліджено теплопровідність простих молекулярних речовин в області фазового переходу кристал - рідина.

  Скачати повний текст

Розроблено методики числового моделювання радіаційно-кондуктивного теплообміну (РКТ) у процесі вирощування оксидних кристалів з розплавів. Для розв'язку задачі Стефана за умов РКТ запропоновано модифіковану схему згладжування розривних коефіцієнтів, що враховує радіаційну складову в балансі енергії на фронті кристалізації. За допомогою одновимірної та двохвимірної моделей проаналізовано вплив радіаційної складової на Т-поля системи кристал - розплав та температурні умови фронту кристалізації. За результатами рішення спеціальної задачі радіаційного теплообміну встановлено можливість керування величиною та характером розподілу радіаційних потоків на фронті кристалізації шляхом екранування напівпрозорого торця кристала, через який відводяться радіаційні потоки. Розроблено числові моделі РКТ для вирощування оксидних кристалів з урахуванням кінетичних процесів (переохолодження) на межі розподілу фаз. Розглянуто два типи моделей: з використанням кінетичної залежності та часової залежності переохолодження. Останню модель використано для вивчення процесів кристалізації з пласкою неізотермічною гранню на фронті. Для оксидних кристалів з напівпрозорою кристалічною та непрозорою розплавленою фазами розроблено методику експериментально-чисельного визначення кінетичної залежності. За допомогою розробленої числової методики проаналізовано фактори, які впливають на похибку експериментального вимірювання переохолодження на фронті. Запропоновано варіанти урахування радіаційно-кондуктивного теплообміну у моделях глобального теплообміну в процесах вирощування частково прозорих матеріалів.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Експериментально установлено залежності швидкості охолодження від товщини стрічок d, характер яких визначається конкретним технологічним параметром (швидкість гартувального валку, температура розплаву), за рахунок якого змінювалась d. яка базується на концепції фіктивної температури. Установлено, що швидкість гартування розплаву зумовлює густину загартованих зародків і ступінь відхилення структури від рівноваги та визначено експериментальні умови, за яких кожен з цих чинників впливає на термічну стійкість аморфних фаз.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності оствальдівського дозрівання дисперсних фаз у металевих сплавах і наноструктур у гетеросистемах з квантовими точками за умов дислокаційної дифузії. Запропоновано нові механізми росту за даних умов. Розраховано функції розподілу за розмірами для даних механізмів росту частинок та інші кінетичні співвідношення. Наведено схему формування квантових точок під час оствальдівського дозрівання тривимірних острівців, одержаних шляхом гетероепітаксії в режимі Странського - Крастанова.

  Скачати повний текст

Показано, що цей ефект обумовлений належністю даних кристалів до звичайних у моноклінічній фазі та шаруватих - у гексагональний. Зареєстровано перехідну область в інтервалі температур 150 - 220 К, що складається з двох областей: гетерофазної (183 - 220 К) і залишкових внутрішніх напружень у моноклінній фазі (150 - 183 К). З'ясовано зміну характеру екстонно-фононної взаємодії внаслідок підвищення температури від слабкої до сильної в околі 150 К. З'ясовано природу ліній КРС і знайдено давидівські дублети. На основі цього ефекту запропоновано оптичний аналог транзистора.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Визначено механізми формування структурно-фазового стану конденсованого матеріалу за нерівноважних умов його осадження з іонно-плазмових потоків. Установлено, що різний структурний стан матеріалів (аморфоподібний, кристалічний метастабільних і стабільних фаз) може бути систематизований і описаний за єдиним механізмом конденсації за різного ступеня нерівноважності процесу. Така нерівноважність зумовлена надшвидким охолодженням у разі термалізації атомів, що обмежує їх поверхневу рухливість під час осадження. Зменшення ступеня нерівноважності завдяки підвищенню температури осадження призводить до зміни структурного стану конденсата у послідовності: аморфноподібний - кристалічний перехідний (метастабільний) стан - кристалічний стан рівноважних alpha-фаз. Поява перехідного кристалічного стану під час конденсації є результатом формування високотемпературних beta-фаз для фаз проникнення, пересичення домішковими атомами з атмосфери робочого газу за умов осадження металевих конденсатів або значного розширення області межової розчиності у порівнянні з рівноважним станом для твердих розчинів. Обгрунтовано концепцію формування нерівноважного стану конденсатів як основи структурно-фазових перетворень. За ступенем складності елементного складу матеріалу виділено та розглянуто характерні види впливу нерівноважного структурног стану іонно-плазмових конденсатів на структурно-фазові перетворення. Один вид властивий конденсованому матеріалу, що формується під час розпилення металічної мішені, та полягає у стимульованій нерівноважним станом підвищеній дифузній рухливості домішкових атомів атмосфери розпилення, які потрапляють у конденсат під час осадження. Другий вид характерний для конденсатів фаз проникнення, для яких наявність метастабільного структурного стану та нерівноважних вакансій у неметалевій підсистемі стимулює фазові переходи. Третій - притаманний фазам проникнення, утвореним на основі твердого розчину у металевій підсистемі. Для цього класу матеріалів нерівноважний структурний стан за наявності надмірних вакансій у неметалевій підсистемі дає змогу відбуватися процесу конденсаційного розшарування металевих атомів з утворенням модульованої структури конденсату. Проведено аналогію між структурою та фізико-механічними властивостями нанокристалічного конденсату та матеріалу у передплавильному стані та виявлено спільні закономірності, притаманні цим станам. Розглянуто вплив ієрархії структури іонно-плазмових конденсатів, що ускладнюється під час переходу від тугоплавкого металу до квазібінарних систем на його основі, на еволюцію механічних характеристик матеріалу. На підставі структурного підходу сформульовано основні умови одержання іонно-плазмових конденсатів з високою та надвисокою твердістю.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розроблено математичні моделі розподілу домішок у монокристалах кремнію, що грунтуються на рівнянні балансу маси домішки, передбачають врахування залежності розподілу домішок від технологічних факторів процесу вирощування та не використовують фізичні параметри, які не можна виміряти з умов промислового виробництва монокристалів. З застосуванням розроблених моделей за експериментальними даними оцінено величини ефективних коефіцієнтів розподілу легуючих (бору, фосфору) і фонових (вуглецю та кисню) домішок, швидкостей надходження та розплав вуглецю та кисню з конструктивних елементів робочої камери та розчинення кварцу тигля у розплаві кремнію. Досліджено залежності цих величин, а також густини та розподілу мікродефектів від концентрації домішок і технологічних параметрів процесу вирощування монокристалів кремнію за промислових умов.

  Скачати повний текст

Запропоновано новий підхід до опису кінетики затвердіння переохолодженої рідини, що базується на механізмі конкурентного утворення й росту кристалічної та некристалічної фаз. Виявлено, що полікластерна структура аморфних тіл, що спостерігається в експерименті, є результатом переваги об'ємної частки некристалічних зародків (кластерів) над часткою кристалічних. Якісно й кількісно описано процеси фазових перетворень метастабільної кристалічної фази високого тиску ряду сплавів - аморфізації й наступної кристалізації; одержано рівняння калориметричних кривих даних процесів. Проведено узагальнення імовірнісно-феноменологічної теорії фазових перетворень на випадок декількох фаз. Запропоновано геометрико-імовірнісний метод для обчислення об'ємних часток конкуруючих фаз.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності формування структури в тонких шарах металевих розплавів, що охолоджуються на теплопровідній підкладці або тверднуть після припинення дії лазерного випромінювання. Доведено можливість утворювання первинних структур з наномасштабними розмірами кристалів і визначено термічні режими, що спричиняються до нанокристалізації. Висвітлено критерій схильності матеріалів до аморфізації, який відбиває фізичні передумови некристалічного твердіння розплавів, встановлено його значення для металів і сплавів чотирьох груп з суттєво різною здібністю до склоутворення. Розглянуто удосконалену модель твердіння лазерної ванни за допомогою двох конкуруючих механізмів, проаналізовано вплив природи матеріалу та технологічних чинників на перебіг процесів структуроутворення за умов лазерного швидкого загартування. Одержано експериментальні докази та надано фізичну інтерпретацію ефектів структурної спадковості, а також провідної ролі кристаліації у формуванні підсумкової картини розподілення легувального елементу, які проявляются у технології лазерної хіміко-термічної обробки.

  Скачати повний текст