Введение
Глава 1 Обзор литературы 11
1.1 Монокристаллы сапфира 11
1.1.1 Метод ГНК 12
1.1.2. Дефекты структуры кристаллов и закономерности их образования 16
1.1.3 Особенности выращивания кристаллов сапфира 19
1.1.4 Особенности теоретического решения задач радиационно — кондуктивного теплообмена в процессе роста монокристаллов 21
1.2 Изготовление подложек из сапфира 25
1.2.1 Сапфир, как материал для подложек ИМС 25
1.2.2 Требования к поверхности подложек 27
1.2.3 Резка монокристаллов сапфира на пластины 28
1.2.4 Шлифовка и полировка сапфировых пластин 30
1.3 Использование сапфировых подложек в электронной технике 33
1.3.1 Конструкционное применение сапфира в качестве «подложек» в изделиях электронной техники 33
1.3.2 Сеноры давления на основе структуры «кремний.на сапфире» 36
1.4 Выводы по главе 1 39
Глава 2 Экспериментальные методы, используемые для исследования свойств кристаллов сапфира .42
2.1 Способы контроля.условий роста в методё ГНК 42
2.2 Исследование блочного строения кристаллов сапфира 49
2.3 Поляризационно - оптический способ измерения остаточных напряжений 51
2.4 Методика изготовления сапфировых подложек 52
2.5 Метод атомно-силовой микроскопии 54
2.6 Выводы по главе 2 56
Глава 3 Влияние теплофизических свойств материалов на процесс кристаллизации 58
3.1 Моделирование процессов, влияющих на качество растущего кристалла сапфира методом гнк 58
3.1.1 Теплофизические процессы, происходящие на начальной стадии роста. 60
3.1.2 Самосогласованый рост кристалла при больших начальных переохлаждениях 63
3.1.3 Влияние градиента температуры в кристалле на положение и форму
фронта кристаллизации 67
3.1.3.1.Моделирование процессов теплообмена в системе кристалл-расплав..67
3.1.3.2 Расчет распределения-температуры в системе расплав — кристалл - шихта 73
3.2 Влияние теплофизических процессов, происходящих при росте кристалла сапфира на наличие пузырей;в кристалле 78
3.3 Влияние мощности нагревателя на качество кристаллов сапфира, полученных методом ГНК 81
3.4 Выводы по главе 3 86
Глава 4 Экспериментальное исследование температурных полей в установке типа сзвн и кристалле сапфира на различных этапах роста 88
4.1 Экспериментальное исследование распределения температур в установках ГНК типа СЗВН - 155 88
4.2 Влияние теплового пространства печи для выращивания кристаллов сапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации на условия теплообмена в процессе кристаллизации 96
4.3 Исследование остаточных напряжений в кристаллах сапфира 100
4.4 Выводы по главе 4 104
Глава 5 Применение кристаллов сапфира в электронной технике 106
5.1 Изготовление сапфировых элементов электронной техники 106
5.1.1 Исследование механической обработки сапфировых элементов 106
5.1.2 Исследование химико-механической полировки сапфира 111
5.1.3 Маршрут изготовления подложек из сапфира 114
5.2 Разработка конструкции датчика давления на основе структуры «кремний-на-сапфире» 117
5.2.1 Конструкция датчика давления 117
5.2.1 Моделирование упругого элемента датчика давления 121
5.2.3 Расчет чувствительности датчика давления 125
5.2.4 Методика проектирования упругого элемента датчика давления 128
5.3 Выводы по главе 5 129
Заключение 131
Список использованной литературы 137
Приложение 151
