Введение
Глава 1 Современные проблемы выращивания монокристаллов лейкосапфира 13
1.1 Дефекты, образующиеся в монокристаллах лейкосапфира в процессе их выращивания 15
1.1.1 Точечные дефекты 16
1.1.2 Дислокации .16
1.1.3 Блочность кристаллов 18
1.1.4 Пористость и второфазные включения сапфира 20
1.2 Получение кристаллов лейкосапфира методом ГНК 21
1.3 Проблемные факторы технологических процессов, определяющие качество монокристаллов лейкосапфира 25
1.3.1 Способы затравления и теплообмена, кристалл-затравка на начальной стадии роста 25
1.3.2 Внутренние напряжения в блочном кристалле лейкосапфира 27
1.3.3 Флуктуации температуры (явления скачков) при кристаллизации монокристаллического лейкосапфира 28
1.4 Зависимость скорости движения границы раздела фаз от размерного фактора на всех этапах роста 38
1.5 Современное состояние проблемы программного управления ростом объемного лейкосапфира в вакуумных печах 39
1.6 Выводы по главе 42
Глава 2 Экспериментальные методы, используемые для исследования свойств монокристаллов лейкосапфира 45
2.1 Способы контроля условий роста в методе ГНК 45
2.2 Исследование блочного строения кристаллов лейкосапфира 50
2.3 Поляризационно - оптический способ измерения остаточных напряжений .. 56
2.4 Выводы по главе 57
Глава З Теплофизические процессы при получении лейкосапфира методом ГНК 59
3.1 Формулировка расчетной модели процесса 59
3.2 Расчет динамики проплавлення шихты 62
3.3 Исследование процесса кристаллизации. Расчет скорости движения границы раздела жидкой и твердой фаз 66
3.3.1 Начальная стадия кристаллизации 66
3.3.2 Исследование поздних стадий кристаллизации 68
3.4 Выводы по главе 3 72
Глава 4 Формирование структуры монокристаллов лейкосапфира 74
4.1 Влияние технологических факторов на механизм образования пор 75
4.1.1 Расчет исходной пористости шихты 75
4.1.2 Давление, действующее на поверхность поры 75
4.2 Динамика релаксации пузырей 76
4.3 Остаточная пузырчатость расплава 78
4.4 Механизм массопереноса в расплаве 80
4.5 Стимулированное движение пор в расплаве 82
4.6 Захват пор фронтом кристаллизации 83
4.6.1 Влияние примеси на захват пузырей в растущем кристалле 84
4.6.2 Зависимость захвата пузырей от скорости перемещения фронта кристаллизации 87
4.7 Формирование дислокационных структур в растущем кристалле 90
4.8 Выводы по главе 4 91
Глава 5 Разработка аппаратно - программного комплекса управления установкой для выращивания монокристаллов лейкосапфира 93
5.1 Разработка модели влияния параметров технологического процесса выращивания монокристаллов лейкосапфира на качество кристалла 93
5.2 Выбор метода оптимизации управления технологическим процессом выращивания кристаллов лейкосапфира 97
5.3 Разработка аппаратно - программного комплекса управления установкой для выращивания монокристаллов лейкосапфира методом ГНК 101
5.3.1 Методика прецизионного измерения эффективного напряжения на нагревателе печи 103
5.3.2 Методика обеспечения помехоустойчивости датчиков печей для выращивания объемного лейкосапфира 104
5.3.3 Схемное решение стабилизации скорости двигателя электропривода лодочки 106
5.3.4 Методика измерения положения лодочки в камере вакуумной печи 107
5.4 Микропроцессорный блок управления технологическим процессом
выращивания объемного лейкосапфира 108
5.4.1 Микропроцессорный блок управления 108
5.4.2 Конструктивные особенности микропроцессорного блока управления. 114
5.5 Организация локальной сети для печей выращивания объемного лейкосапфира 115
5.6 Выводы по главе 5 120
Глава 6. Применение леикосапфиров в изделиях электронной техники 121
6.1 Конструкционное применение лейкосапфира в качестве «подложек» в изделиях электронной техники 121
6.2 Изготовление датчика давления на основе структуры «кремний на сапфире» 126
6.3 Применение изделий из лейкосапфира в изделиях, выполняющих защитные функции в технике 129
6.4 Выводы по главе 6 136
Заключение 138
Список использованной литературы 142
Приложение 151
