Разработка математических моделей и алгоритмов оптимизации производства изделий из сапфира для электронной техники

• Автор: Клунникова, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 177 с. : ил.

1.1 Обзор существующих методов, моделей получения монокристаллов сапфира. Анализ основных дефектов при выращивании и механической обработке монокристаллов сапфира.
1.2 Анализ существующего математического и информационного обеспечения получения и обработки монокристаллов.
1.3 Оценка возможных технологий проектирования математического и информационного обеспечения получения изделий из сапфира.

1.4 Выводы по главе 1.

Глава 2 МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МОНОКРИСТАЛЛОВ САПФИРА.
2.1 Общая структура разрабатываемого математического и информационного обеспечения получения изделий из сапфира.
2.2 Разработка критериев оптимизации технологического процесса получения изделий из монокристаллов сапфира
2.3 Методика разработки математического и информационного обеспечения получения монокристаллов сапфира.
2.4 Проектирование структуры данных информационной системы получения изделий из сапфира.

2.5 Разработка экспертной системы получения изделий из сапфира.

2.6 Диаграмма прецедентов i работы пользователя с информационной системой получения изделий из монокристаллов сапфира
2.7 Выводы по главе 2
Глава 3 РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ САПФИРА
ЗЛ Постановка требований к разрабатываемому математическому и информационному обеспечению получения изделий из монокристаллов сапфира
3.2 Обоснование выбора инструментальных средств для построения моделей технологического процесса получения изделий из сапфира.
3.3 Представление технологического процесса получения изделий из сапфира с помощью средств.
3.3.1 Представление технологического процесса получения изделий из сапфира с помощью .
3.3.2 Представление технологического процесса получения изделий из сапфира с помощью i
3.4 Разработка математической модели влияния параметров процесса выращивания на качество монокристаллов сапфира.
3.5 Методы оптимизации технологического процесса получения монокристаллов сапфира по времени.
3.6 Моделирование тепловых процессов в установках для получения монокристаллов сапфира по методу горизонтальной направленной кристаллизации.
3.7 Выводы по главе 3.
Глава 4 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ САПФИРА.
4.1 Описание программного обеспечения для разработки программных модулей математического и информационного обеспечения получения изделий из сапфира.
4.2 Описание пользовательского интерфейса базы данных получения изделий из сапфира.
4.3 Программное средство на основе математической модели влияния параметров процесса выращивания на качество кристаллов сапфира.
4.4 Описание пользовательского интерфейса экспертной системы получения монокристаллов сапфира.
4.5 Разработка электронного интегрированного портала процесса выращивания монокристаллов сапфира.
4.6 Разработка программного модуля для расчета основных параметров плоского шлифования монокристаллов сапфира
4.7 Описание пользовательского интерфейса экспертной системы, ориентированной на обработку монокристаллов сапфира
4.8 Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В такойпостановке вся проблема. Стефана 2. Что касается второго направления в теоретических исследованиях кристаллизации, то его представители обычно ограничиваются изучением собственно кинетики процесса. Они исходят из понятий скорости зарождения и скорости роста кристаллов Соответствующие математические модели описывают процесс образования и роста поликристаллов то есть кристаллов, состоящих из множества мелких частицкристаллов в объеме переохлажденного расплава. В последние годы достигнуты определенные успехи б развитии представлений о механизмах формирования кристаллов, морфологической устойчивости фронта кристаллизации, роли примесей, тепловых и концентрированных потоков и других факторов в образовании кристаллических структур. Однако определение функциональных зависимостей параметров реального кристалла от условий его получения остается первостепенной задачей, так как от этого зависит решение проблемы получения кристаллического материала с заданными свойствами. Для решения этой проблемы необходим детальный анализ процессов и структуры среды, из которой выращивают монокристаллы. Требуется также разработка математического и информационного обеспечения получения изделий из монокристаллов сапфира. Обзор существующих методов, моделей получения монокристаллов сапфира. Существует множество методов выращивания монокристаллов сапфира 3, 4. Наиболее перспективными оказались методы выращивания из расплава, позволяющие получать кристаллы больших размеров при больших скоростях роста по сравнению с кристаллизацией из растворов или газовой среды. В зависимости от того ведется кристаллизация в тигле или без него, различают бестигельные методы метод Вернейля, метод плавающей зоны и тигельные методы Киропулоса, Чохральского, БриджменаСтокбаргера, Степанова, методы зонной плавки и ГНК. Методы выращивания из большого объема расплаваметоды Киропулоса, Чохральского, БриджменаСтокбаргера, ГНК. Объем расплава влияет на характер и интенсивность ряда физикохимических процессов, происходящих в расплаве . Для таких веществ ограничивают время пребывания в расплавленном состоянии, т. Аналогичные условия должны выполняться и для веществ, которые взаимодействуют с материалом контейнера и атмосферой. Следует обратить внимание на различие условий конвекции для обеих групп методов. В большом объеме расплава конвективные потоки развиваются свободно, и конвективный перенос веществ играет заметную роль. В малом объеме конвекция не может играть такой роли, и масса переносится путем диффузии. Сравнительный анализ существующих методов получения монокристаллов сапфирапри веден в таблице 1. Следует отметить, что методы Киропулоса и Чохральского доведены до высокого технического уровня, однако имеют и некоторые особенности, которые НС способствуют снижению цены кристаллов. Это, прежде всего, высокая стоимость, технически сложного ростового оборудования, технологические трудности при выращивании кристаллов большого диаметра с кристаллографической ориентацией оптимальной для оптики и оптоэлектроники на основе нитридгаллиевых структур необходимость использования дорого сырья высокой степени чистотьг,6 АМногие из этих проблем не характерны для метода ГНК. Этот метод не требует сложного и дорогого оборудования, позволяет выращивать крупногабаритные кристаллылюбой кристаллографической ориентации и использовать дешевое сырье с более высокой концентрацией примесей благодаря эффективному их испарению в процессе кристаллизации расплава. Это позволило увеличить размеры кристаллов, расширить их использование, в первую очередь в военной и ракетнокосмической технике. Метод ГНК обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами. В первую очередь потому, что на протяжении всего процесса остаются постоянными высота расплава и его площадь. Благодаря большой площади расплава обеспечивается эффективное испарение примесей. Процесс затравления и границу раздела фаз можно контролировать визуально или с помощью оптических приборов, что создает хорошие предпосылки для автоматизации процесса , .