Процессы кристаллизации и растворения в малых объемах растворов в расплавах

• Автор: Гершанов, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 222 с. : 34 ил.

Аббревиатуры и обозначения

VLS (ПЖТ)

с Gs G,
С (х, y.z) Ce(x,y.z)
(Cs-Cl)

As > л

,cr(ds)
^2 ,cr(ds)
№3,cr (ds) ,cr{ds)

dC/dp

Small Volume Solution in Melt (малые объемы растворов в расплаве) Micro-Electro-Mechanical Systems, Микроэлектромеханические системы
Vapor Liquid Solid (пар - жидкое - твердое)
Отрицательный кристалл Краевой угол смачивания Thermal Gradient Zone Melting
Зонная перекристаллизация градиентом температуры время релаксации диффузии
Зависимость скорости миграции от толщины
Градиент температуры, градиент в твердой и в жидкой фазе
Распределение истинных концентраций
Распределение равновесных концентраций
Разность концентрации компонента в твердой и жидкой фазе Обратный наклон линии ликвидус Теплопроводность твердой и жидкой фаз
Удельная межфазная энергия Поверхностное натяжение
Скорость охлаждения при пилообразных колебаниях температуры Скорость нагревания при пилообразных колебаниях температуры Максимальная скорость изменения температуры в эксперименте Пересыщение на кристаллизующейся (растворяющейся) межфазной Суммарное пересыщение на межфазных границах
Толщина прослойки жидкой фазы, толщина остановки миграции
Коэффициент взаимодиффузии в жидкой фазе Коэффициент в аппроксимации для нормального механизма
То же для механизма винтовых дислокаций
То же для механизма двумерных зародышей
Диффузионная скорость (ограниченная только диффузией) Скорость в строго стационарных условиях Скорость среднего сечения прослойки
«эпитаксиальная» скорость Экспериментальная скорость
Длительность стадии охлаждения при пилообразных колебаниях Длительность стадии нагревания при пилообразных колебаниях Средняя за период скорость среднего сечения прослойки Поток на межфазную границу на стадии нагревания (охлаждения) Производная зависимости ликвидусной концентрации по давлению Лапласовское давление
Содержание
Введение
Основные научные положения, выносимые на защиту
1. Обзор литературы
1.1. Понятие «малых объемов» растворов в расплаве
1.2. Включения жидкой фазы раствора в расплаве как отрицательный кристалл
1.3. Процессы БУБМ в природе
1.4. Процессы 8У8М в технологии выращивания кристаллов
1.5. Процессы БУБМ в технологии полупроводниковых приборов
1.6. Процессы 8У8М и проблемы надежности
1.7. Применения процессов 8У8М в качестве основы методов физико-химических исследований
1.7.1. Исследование межфазной энергии и анизотропии межфазной энергии
1.7.2. Применение процессов 8У8М для исследования диффузии в жидкой фазе высокотемпературных растворов в расплаве
1.8. Теоретические и экспериментальные исследования процессов, протекающих в 8У8М
1.8.1. Процессы кристаллизации и растворения и особенности массопе-реноса
1.8.2. Теория массопереноса в процессах с 8У8М

1.8.2.1. Термомиграция плоских прослоек жидкой фазы
1.8.2.2. Миграция дискретных включений БУБМ
1.8.3. О теории процесса «пар - жидкое - твердое» (ПЖТ или УЬ8)
1.9. Заключение
2. Нелинейные нестационарные эффекты в процессах с малыми объемами жидкой фазы растворов в расплаве
2.1. Требования к стационарности тепловых условий при эксперимен-

тальном исследовании кинетики межфазных процессов
2.2. Ступенчатое изменение средней температуры
2.2.1. Переходной процесс в плоскопараллельной эпитаксиальной ячейке
2.2.2 Время релаксации пересыщения в прослойке
2.2.3. Зависимость У=У(1) при быстрых (ступенчатых) изменениях тем-пературы
2.3. Синусоидальные колебания средней температуры
2.4. Аналитическая теория нелинейных нестационарных эффектов в процессах кристаллизации (растворения) с малыми объемами жидкой 94 фазы
2.4.1. Лемма о скорости перемещения среднего сечения плоской про-

слойки жидкой фазы
2.4.2. Скорость миграции плоской прослойки в стационарных тепловых ^ условиях
2.4.3. Скорость миграции в случае симметричных колебаний темпера- ^ туры

очень просто. К достоинствам процессов SVSM при исследовании межфазной энергии следует отнести наличие только двух фаз, по сравнению с тремя фазами в методах КУС. Это значительно упрощает анализ результатов эксперимента. Но при нарушении равновесия или стационарности тепловых условий возникают новые трудности, учесть которые можно только проанализировав детали массопереноса в системе кристалл - включение SVSM с учетом влияния межфазной кинетики и нестационарности тепловых условий.
Здесь следует обратить внимание на трудности достижения состояния близкого к равновесию. В качестве иллюстрации можно привести работу [63], где для достижения равновесной формы включения водного раствора КС1 в кристалле КС1 авторы выдерживали кристалл, содержащий включение жидкой фазы в течение 7 лет. В связи с этим к результатам рассматриваемых ниже работ следует отнестись с известной осторожностью.
Большая группа экспериментальных работ связана с поведением включений второй фазы в анизотропной среде [64],[68]-Д73]. Рассматривалось влияние температуры, истории изменения температуры, градиента температуры, характеристических размеров. Полученные в этих работах результаты интересны, но несколько противоречивы.
В качестве объектов исследований выбраны бинарные системы, для которых характерен набор определенных свойств:
1. Достаточно большой температурный диапазон существования жидкой фазы в твердой матрице.
2. Незначительный коэффициент сегрегации растворителя (основного компонента жидкой фазы) в рассматриваемой системе.