Введение
ГЛАВА 1. Особенности выращивания кристаллов с высокой микро- и макрооднородностью свойств в земных и космических условиях 20
1.1. Особенности роста монокристаллов полупроводников в условиях невесомости 20
1.1.1. Основные результаты, полученные при выращивании монокристаллов 21
1.1.2. Реальная микрогравитационная обстановка на борту космических аппаратов. 25
1.1.3. Моделирование процессов роста кристаллов для метода направленной кристаллизации 35
1.1.4. Основные уравнения для математического описания процесса кристаллизации в расплаве 36
1.1.5. Моделирование как средство изучения влияния конвекции на однородность свойств выращиваемых кристаллов 38
1.1.6. Особенности дефектообразования в кристаллах полупроводников 40
1.1.7. Макроскопические неоднородности и способы их уменьшения 41
1.1.8. Микроскопические неоднородности и способы их уменьшения 45
1.1.9. Основные задачи исследований процессов гидродинамики и ТМП в условиях невесомости 50
1.1.10. Анализ результатов экспериментов по выращиванию кристаллов на борту КА 52
1.2. Состояние работ по получению и исследованию монокристаллов на основе гадолиний-галлиевого граната 57
1.2.1. Область существования твердого раствора гранатовой структуры 58
1.2.2. Основные требования к условиям получения монокристаллов со структурой граната 61
1.2.3. Исходные материалы и состав газовой атмосферы роста 63
1.2.4. Особенности гидродинамики в расплаве при выращивании монокристаллов со структурой граната 66
1.2.5. Влияние скорости роста и вращения на структурное совершенство кристаллов со структурой граната 69
1.2.6. Общие закономерности построения тепловых блоков — кристаллизаторов 74
1.2.7. Особенности тепловых полей в кристаллах со структурой граната—76
1.2.8. Исследование дефектной структуры монокристаллов на основе гадолиний-галлиевого граната 80
Постановка задач исследований 88
ГЛАВА 2. Разработка метода и модернизация экспериментального оборудования для роста кристаллов с моделированием условий кристаллизации, характерных для микрогравитации 91
2.1. Разработка и оптимизация теплового блока-кристаллизатора 92
2.2. Модернизация полетного образца ростовой установки "Зона-03" 94
2.3. Процедура проведения эксперимента 105
2.4. Основные технические характеристики модернизированной ростовой установки "Зона- 03" 108
2.5. Интерфейс оператора — исследователя 110
Выводы из главы 2 114
ГЛАВА 3. Математическое моделирование и экспериментальные исследования процессов тепломассопереноса при росте кристаллов методом направленной кристаллизации для земных и космических условий 115
3 1. Определение тепловых граничных условий 115
3.2. Математическая модель 117
3.3. Расчетная модель 119
3.4. Влияние величины радиального температурного градиента на структуру и интенсивность конвективных течений в расплаве для метода Б риджмена 121
3.5. Влияние величины осевого температурного градиента на структуру и интенсивность конвективных течений в расплаве для метода Бриджмена 134
3.6. Процессы массопереноса, обусловленные концентрационной конвекцией 136
3.7. Влияние скорости кристаллизации на продольную сегрегацию примеси 148
Выводы из главы 3 155
ГЛАВА 4. Математическое моделирование и экспериментальные исследования влияния возмущающих ускорений на процессы тепломассопереноса для метода направленной кристаллизации 157
4.1. Влияние поступательных вибраций на микрооднородность структуры выращиваемых кристаллов 157
4.2. Математическая модель процессов тепломассопереноса при кристаллизации, учитывающая влияние подводимых к расплаву возмущающих ускорений 160
4.2.1. Осесимметричная постановка задачи 161
4.2.2. Граничные условия 162
4.2.3. Задание граничных условий при наложении торсионных вибраций 162
4.2.4. Влияние уровня торсионных ускорений на микрооднородность выращиваемых кристаллов 164
4.2.5. Влияние частоты торсионных вибраций на микрооднородность выращиваемых кристаллов 170
4.3. Прогнозирование влияние уровня микроускорений на микрооднородность выращиваемых на борту К А кристаллов 172
4.4. Влияние ориентации вектора гравитации на микрооднородность выращиваемых кристаллов 178
4.5. Рентгенодифракционные исследования монокристаллов Ge(Ga), полученных при физическом моделировании микрогравитационной обстановки . 180
Выводы из главы 4 189
ГЛАВА 5. Исследование особенностей кристаллизации монокристаллов со структурой граната большого диаметра 191
5.1. Выбор исходного состава расплава 192
5.2. Выбор состава монокристаллов для приборов магнитооптики 197
5.3. Выбор состава монокристаллов для приборов СВЧ-техники 198
5.4. Выбор состава монокристаллов для твердотельной электроники 203
5.5. Исследование особенностей кристаллизации монокристаллов со структурой граната 221
5.5.1. Экспериментальная установка для выращивания кристаллов 222
5.5.2. Оптимизация тепловых параметров ростового блока-кристаллизатора 225
5.5.3. Влияние основных технологических параметров на рост кристаллов 230
5.6. Распределение температуры в кристалле в процессе кристаллизации 238
5.7. Изменение межфазной границы при росте кристаллов со структурой граната при соотношении dKp/dx^ 0,7 243
5.8. Процессы тепломассопереноса при выращивании кристаллов со структурой граната по методу Чохральского 246
5.9. Влияние конвективных процессов на образование структурной макронеоднородности "эффект грани" 249
5.10. Исследование особенностей дефектной структуры в кристаллах гадолиний- галлиевого граната большого диаметра 259
5.11. Особенности выращивания легированных монокристаллов 262
Выводы из главы 5 271
Заключение 274
Список литературы 278
