В процесі вирощування кремнію методом безтигельної зонної плавки використовуються різні види індукційних систем. Описано умови стійкого і відтворюваного процесу вирощування монокристалів кремнію у середовищі аргону. Розглянуто основні параметри, що характеризують процес індукційної безтигельної зонної плавки. Показано значний вплив форми та конструкції індуктора на відтворюваність вирощування монокристалів. Наведені найбільш оптимальні конструкції індукційних систем, що забезпечують відтворюваність вирощування у середовищі аргону монокристалів кремнію діаметром 100 мм і більше.

Наведено результати досліджень очищення стрижнів силіцію методом безтигельної зонної плавки. Доведено можливість установлення необхідних режимів плавлення для отримання заданого значення питомого електричного опору кристалів кремнію. Виконано розрахунки, що дозволили визначити вимоги до вихідного матеріалу та прогнозувати характеристики кристалів силіцію після очищення.

Представлен краткий обзор технологии получения высокочистых монокристаллов кремния методом бестигельной зонной плавки. Показана возможность управления электрофизическими параметрами и структурным совершенством бездислокационных монокристаллов кремния. Предложен механизм образования микродефектов в бездислокационных монокристаллах.

Изложены теоретические основы и рассмотрены вопросы практической реализации технологии полупроводникового кремния. Описаны методы выращивания монокристаллов и получения изделий из кремния, а также эпитаксиальных его слоев. Значительное внимание уделено фазовым переходам в полупроводниках и тонкой структуре монокристаллов кремния. Проанализированы влияние структурных несовершенств и термической обработки на электрофизические и физико-химические свойства кремния, а также способы его получения с заранее заданными свойствами.

Рассмотрены процессы возникновения и развития различных видов течений в расплавах полупроводниковых материалов. Раскрыта сущность методов Чохральського, Степанова, индукционной бестигельной зонной плавки, охарактеризованы виды конвекционных течений. Приведены результаты физического и математического моделирования движения потоков жидкости и выращивания монокристаллов методом Чохральского. Основное внимание уделено решению задач развития тепловой, термокапиллярной, центробежной и электродинамической конвекций в процессе выращивания монокристаллов из расплава. Разработаны методы и приемы повышения качества монокристаллов путем регулирования характеристик течения в расплаве.

Рассчитаны магнитные поля плавильного и подогревающего индукторов. Проанализировано их влияние на процессы, протекающие при индукционной бестигельной зонной плавке кремния внутри расплава и на его поверхности. Предложен способ повышения степени воздействия магнитного поля.

Установлено влияние бора, фосфора, кислорода и углерода на процессы, происходящие при выращивании монокристаллов кремния и их свойства, экспериментально определена скорость растворения кварцевых тиглей производства различных фирм в расплаве кремния. Показано, что с повышением концентрации бора или фосфора в расплаве скорость растворения кварца выше в расплаве, содержащем фосфор, и зависит от вида и концентрации содержащихся в кварце примесей. При легировании фосфором наблюдается более интенсивное оттеснение углерода в жидкую фазу, чем при легировании бором до такой же концентрации.

Рассмотрена возможность создания аппаратного комплекса иридодиагностики. Установлено наличие мешающего блика на радужной оболочке, рассмотрен метод устранения его влияния. По результатам работы предложено малогабаритное устройство с возможностью оцифровки изображения радужной оболочки глаза и передачи на компьютер для дальнейшей обработки.

Рассмотрены условия плавления исходного кристалла кремния при вертикальной индукционной бестигельной зонной плавке. Установлено, что для обеспечения стекания расплава необходимо значительно увеличить радиус площади контакта капли при минимальной толщине слоя расплава на поверхности плавления. Определены оптимальные режимы плавления для эффективного стекания расплава, образовавшегося на части поверхности исходного кристалла, в общую зону.

Исследовано влияние фоновой примеси кислорода и суммарной концентрации примесей на время жизни неравновесных носителей заряда (ННЗ) в монокристаллах кремния, выращенных методом Чохральского и предназначенных для использования в солнечной энергетике. Рассмотрен вопрос распределения концентрации кислорода и времени жизни ННЗ по длине монокристалла.

Рассмотрена возможность усовершенствования теплового узла установки типа "Редмет-30" для выращивания монокристаллов кремния по методу Чохральского. В тепловой узел введен комплект дополнительных теплоизолирующих экранов и изменено расположение основных элементов узла в плавильной камере установки. Усовершенствование позволило снизить потребляемую электрическую мощность нагревателя и повысить производительность процесса выращивания за счет увеличения скорости вытягивания монокристалла из расплава.

Рассмотрен процесс охлаждения алюминиевой катанки после прокатного стана. Определены технологические факторы, которые оказывают влияние на ее механические свойства. Для обеспечения равномерного охлаждения предложена новая конструкция узла охлаждения.

Приведены результаты исследования метода пульсационного перемешивания жидкости. Установлено, что этот метод обеспечивает минимальное время перемешивания расплава и высокую степень однородности распределения температуры и примесей.

Исследован процесс выращивания монокристаллов кремния способом индукционной бестигельной зонной плавки с применением подогревающего индуктора. При помощи математического моделирования установлены параметры электромагнитного поля подогревающего индуктора и определены условия, при которых электромагнитное поле подогревающего индуктора оказывает влияние на условия выращивания монокристаллов.

Смоделирован процесс затвердевания при непрерывном вертикальном (вниз) литье серебра в закрытый графитовый формообразователь с медной водоохлаждаемой рубашкой. Показаны особенности отвода тепла при непрерывном литье металлов с высокой теплопроводностью.

По результатам одновременных измерений тока серии и падения напряжения на участке анод - катод электролизера, по изменению падения напряжения на электролизере, вызванном переменной составляющей тока серии определяются значения обратной эдс и общего сопротивления электролизера.

На основании компьютерного моделирования установлено, что при нагревании и охлаждении расплава алюминия в ковше, осуществляется его перемешивание в результате возникновения тепловой конвекции. Рассчитаны параметры зон перемешивания жидкого металла - температура и скорость движения расплава.

Приведены результаты расчетов сил кулоновского взаимодействия для некоторых пар ионов в монокристаллическом кремнии. Дана оценка энергий связи Si - O, Si - B, B - O для одинарной связи. Проведен анализ взаимодействия ионов примесей между собой в среде вакуума и аргона, а также в среде расплавленного кремния.

Представлен способ повышения скорости выращивания бездислокационных монокристаллов кремния методом БЗП. Предложен механизм ускоренной кристаллизации кремния, учитывающий кристаллохимические аспекты кристаллизациии.

Рассмотрено влияние условий выращивания кремниевых основ на образование на их поверхности эпитаксиального слоя. Исключение образования на поверхности кремниевых основ эпитаксиальной пленки предложено путем проведения процесса плавки в газовой среде при давлении выше атмосферного.