Мальований В. В. Розробка методів контролю та обладнання для вирощування злитків германію великого діаметру методом Чохральського

Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-практичної задачі - зменшенню дефектів росту та експресному контролю оптичних властивостей монокристалів германію, вирощених за методом Чохральського. Запропонована математична модель геометрії теплового вузла, яка на відміну від інших, аналітично зв'язує параметри теплового вузла з рівнянням теплових потоків випромінювання, які циркулюють між елементами теплового вузла, яка дозволила вирішити основну задачу - створити оптимальну конструкцію ростової установки для вирощування злитків германію діаметром 100 мм і мінімальною густиною дислокацій. В своїх дослідженнях ми використовували метод фотопружності, що дало нам змогу оцінити по величині променезаломлення внутрішні напруги та характеристики оптичної якості монокристалів германію. Було створено експериментальну установку для визначення розподілу внутрішніх напруг по площині пластини германію. Запропонована установка і методика контролю внутрішніх напружень дозволить вести експресний контроль та удосконалити технологічні режими вирощування злитків оптичного германію діаметром 100 мм з поліпшеними структурними та оптичними характеристиками. Одним із основних параметрів при вирощуванні злитків германію являється їх діаметр, коливання діаметра під час вирощування призводить до структурної недосконалості злитків та появі пластичної деформації, що призводить до погіршення оптичних властивостей монокристалів. В розробленій нами установці "Германій 100" для поліпшення структурних характеристик використовується метод вимірювання та підтримки сталого діаметра вирощуваного злитка з використанням вагового методу. Для розробки автоматизованого пристрою керування діаметром злитка під час зростання за методом Чохральського ми використовували систему вимірювання маси злитка, в якій його маса вимірюється за допомогою використання промислового датчика ваги з підвішеною тягою. Відхилення ваги від очікуваного значення використовується як сигнал похибки в контурі сервоуправління, який в процесі росту злитка управляє потужністю нагрівача. В автоматизованому пристрої керування діаметром ми використали фільтрацію даних отримуваних від датчика ваги, та корекцію збурюючих факторів температури в місці установки датчика ваги, та коливань напруги живлення, це дало нам змогу отримати абсолютну похибку вимірювання діаметру 1,5 мм. Практична цінність отриманих результатів полягає у впровадженні у виробництво на ВАТ "Статус" методики вимірювання та розподілу внутрішніх напруг і експресного контролю оптичної якості монокристалів германію, а також установки вирощування злитків германію діаметром 100 мм, з розробленим нами тепловим вузлом і системою автоматичного контролю і підтримки діаметра вирощуваних злитків. Сумарний річний економічний ефект за даними акта впровадження складає 42 тис. грн.