Вирішено проблему підвищення ефективності виробництва об'ємних Cz - Si-монокристалів, розроблено та впроваджено організаційно-технологічну систему керування технологічними процесами компоновки завантажень, вирощування й обробки монокристалічних злитків на основі синтезованих моделей, адаптивних алгоритмів і програмно-технічних засобів керування багатовимірними стохастичними та нестаціонарними технологічними процесами. Формалізовано завдання оптимальної компоновки завантажень, запропоновано схему його вирішення з використанням методу випадкового пошуку для мінімізації наднормативної витрати кремнію-сирцю. Розроблено алгоритмічні та програмні засоби синтезу комбінованих моделей типу "передавальна функція + шум", що реалізують етапи структурної та параметричної ідентифікації моделей та їх діагностичної перевірки. Синтезовано регулятори на основі цих моделей. Розроблено спосіб вирощування монокристалів і пристрій для його реалізації, які грунтуються на вимірі параметрів меніска та рівня розплаву у тиглі шляхом обробки одержаного з відеокамери зображення зони кристалізації. Розроблено адаптивну процедуру відпрацювання злитків, модель і алгоритм вирішення задачі оптимального розкрою партії злитків. Розроблено організаційно-технологічну систему управління виробництвом об'ємних Cz - Si-монокристалів на базі створеної концепції автоматизації керування технологічними процесами даного виробництва.

  Скачати повний текст

За допомогою методу високотемпературної in-situ дифрактометрії досліджено фазові перетворення за високих температур у моно- та полікристалічних зразках різних класів сполук. Вивчено звичайні нестехіометричні карбідні та оксидні фази втілення з вакансіями в металоїдній та металічній підгратці та нанокристалічні порошки; надтверді фази нітриду бору, спечені в ударних хвилях; гідридоутворюючі сплави; інтерметаліди з квазікристалічною складовою. В інтервалі температур 293 - 1 273 К досліджено фазові перетворення за участю квазікристалічної фази у водорозпилених порошках <$Eroman {Al sub 63 Cu sub 25 Fe sub 12 }, легованих Se, Cr та сукупністю елементів TiCrSi. Встановлено, що наявність квазікристалів у зразках системи Al - Fe - Cr обумовлює утворення в них метастабільної фази <$Eroman {Al sub 6 Fe}>. Вивчено вплив структурного стану на водень-сорбційні властивості апроксимантної фази W(NiZrNi) та сплавів типу <$Eroman AB sub 2>.

  Скачати повний текст

Розроблено методики числового моделювання радіаційно-кондуктивного теплообміну (РКТ) у процесі вирощування оксидних кристалів з розплавів. Для розв'язку задачі Стефана за умов РКТ запропоновано модифіковану схему згладжування розривних коефіцієнтів, що враховує радіаційну складову в балансі енергії на фронті кристалізації. За допомогою одновимірної та двохвимірної моделей проаналізовано вплив радіаційної складової на Т-поля системи кристал - розплав та температурні умови фронту кристалізації. За результатами рішення спеціальної задачі радіаційного теплообміну встановлено можливість керування величиною та характером розподілу радіаційних потоків на фронті кристалізації шляхом екранування напівпрозорого торця кристала, через який відводяться радіаційні потоки. Розроблено числові моделі РКТ для вирощування оксидних кристалів з урахуванням кінетичних процесів (переохолодження) на межі розподілу фаз. Розглянуто два типи моделей: з використанням кінетичної залежності та часової залежності переохолодження. Останню модель використано для вивчення процесів кристалізації з пласкою неізотермічною гранню на фронті. Для оксидних кристалів з напівпрозорою кристалічною та непрозорою розплавленою фазами розроблено методику експериментально-чисельного визначення кінетичної залежності. За допомогою розробленої числової методики проаналізовано фактори, які впливають на похибку експериментального вимірювання переохолодження на фронті. Запропоновано варіанти урахування радіаційно-кондуктивного теплообміну у моделях глобального теплообміну в процесах вирощування частково прозорих матеріалів.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Експериментально установлено залежності швидкості охолодження від товщини стрічок d, характер яких визначається конкретним технологічним параметром (швидкість гартувального валку, температура розплаву), за рахунок якого змінювалась d. яка базується на концепції фіктивної температури. Установлено, що швидкість гартування розплаву зумовлює густину загартованих зародків і ступінь відхилення структури від рівноваги та визначено експериментальні умови, за яких кожен з цих чинників впливає на термічну стійкість аморфних фаз.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Показано, що цей ефект обумовлений належністю даних кристалів до звичайних у моноклінічній фазі та шаруватих - у гексагональний. Зареєстровано перехідну область в інтервалі температур 150 - 220 К, що складається з двох областей: гетерофазної (183 - 220 К) і залишкових внутрішніх напружень у моноклінній фазі (150 - 183 К). З'ясовано зміну характеру екстонно-фононної взаємодії внаслідок підвищення температури від слабкої до сильної в околі 150 К. З'ясовано природу ліній КРС і знайдено давидівські дублети. На основі цього ефекту запропоновано оптичний аналог транзистора.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Визначено механізми формування структурно-фазового стану конденсованого матеріалу за нерівноважних умов його осадження з іонно-плазмових потоків. Установлено, що різний структурний стан матеріалів (аморфоподібний, кристалічний метастабільних і стабільних фаз) може бути систематизований і описаний за єдиним механізмом конденсації за різного ступеня нерівноважності процесу. Така нерівноважність зумовлена надшвидким охолодженням у разі термалізації атомів, що обмежує їх поверхневу рухливість під час осадження. Зменшення ступеня нерівноважності завдяки підвищенню температури осадження призводить до зміни структурного стану конденсата у послідовності: аморфноподібний - кристалічний перехідний (метастабільний) стан - кристалічний стан рівноважних alpha-фаз. Поява перехідного кристалічного стану під час конденсації є результатом формування високотемпературних beta-фаз для фаз проникнення, пересичення домішковими атомами з атмосфери робочого газу за умов осадження металевих конденсатів або значного розширення області межової розчиності у порівнянні з рівноважним станом для твердих розчинів. Обгрунтовано концепцію формування нерівноважного стану конденсатів як основи структурно-фазових перетворень. За ступенем складності елементного складу матеріалу виділено та розглянуто характерні види впливу нерівноважного структурног стану іонно-плазмових конденсатів на структурно-фазові перетворення. Один вид властивий конденсованому матеріалу, що формується під час розпилення металічної мішені, та полягає у стимульованій нерівноважним станом підвищеній дифузній рухливості домішкових атомів атмосфери розпилення, які потрапляють у конденсат під час осадження. Другий вид характерний для конденсатів фаз проникнення, для яких наявність метастабільного структурного стану та нерівноважних вакансій у неметалевій підсистемі стимулює фазові переходи. Третій - притаманний фазам проникнення, утвореним на основі твердого розчину у металевій підсистемі. Для цього класу матеріалів нерівноважний структурний стан за наявності надмірних вакансій у неметалевій підсистемі дає змогу відбуватися процесу конденсаційного розшарування металевих атомів з утворенням модульованої структури конденсату. Проведено аналогію між структурою та фізико-механічними властивостями нанокристалічного конденсату та матеріалу у передплавильному стані та виявлено спільні закономірності, притаманні цим станам. Розглянуто вплив ієрархії структури іонно-плазмових конденсатів, що ускладнюється під час переходу від тугоплавкого металу до квазібінарних систем на його основі, на еволюцію механічних характеристик матеріалу. На підставі структурного підходу сформульовано основні умови одержання іонно-плазмових конденсатів з високою та надвисокою твердістю.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Запропоновано новий підхід до опису кінетики затвердіння переохолодженої рідини, що базується на механізмі конкурентного утворення й росту кристалічної та некристалічної фаз. Виявлено, що полікластерна структура аморфних тіл, що спостерігається в експерименті, є результатом переваги об'ємної частки некристалічних зародків (кластерів) над часткою кристалічних. Якісно й кількісно описано процеси фазових перетворень метастабільної кристалічної фази високого тиску ряду сплавів - аморфізації й наступної кристалізації; одержано рівняння калориметричних кривих даних процесів. Проведено узагальнення імовірнісно-феноменологічної теорії фазових перетворень на випадок декількох фаз. Запропоновано геометрико-імовірнісний метод для обчислення об'ємних часток конкуруючих фаз.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності формування структури в тонких шарах металевих розплавів, що охолоджуються на теплопровідній підкладці або тверднуть після припинення дії лазерного випромінювання. Доведено можливість утворювання первинних структур з наномасштабними розмірами кристалів і визначено термічні режими, що спричиняються до нанокристалізації. Висвітлено критерій схильності матеріалів до аморфізації, який відбиває фізичні передумови некристалічного твердіння розплавів, встановлено його значення для металів і сплавів чотирьох груп з суттєво різною здібністю до склоутворення. Розглянуто удосконалену модель твердіння лазерної ванни за допомогою двох конкуруючих механізмів, проаналізовано вплив природи матеріалу та технологічних чинників на перебіг процесів структуроутворення за умов лазерного швидкого загартування. Одержано експериментальні докази та надано фізичну інтерпретацію ефектів структурної спадковості, а також провідної ролі кристаліації у формуванні підсумкової картини розподілення легувального елементу, які проявляются у технології лазерної хіміко-термічної обробки.

  Скачати повний текст

Вперше в твердих розчинах Bi-Sb на залежностях властивостей від складу в інтервалі концентрацій спостережено аномальне зростання електропровідності, магнітоопору, рухливості носіїв заряду, коефіцієнта поглинання ультразвуку та параметра кристалічної гратки, зменшення величини коефіцієнта Зеєбека, ширини дифракційних ліній, поздовжньої швидкості ультразвуку та критичного магнітного поля. Виявлені концентраційні аномалії властивостей розглянуто, як прояв критичних явищ, які супроводжують електронний фазовий перехід у безщілинний стан (БЩС). Висловлено припущення, що перехід у БЩС супроводжується процесами упорядкування домішкових атомів сурми. Вперше для твердих розчинів на ізотермах механічних, акустичних, електрофізичних, гальваномагнітних і термоелектричних властивостей спостережено аномалії, наявність яких пов'язується з концентраційними фазовими переходами перколяційного типу, які супроводжують перехід від розбавлених до концентрованих твердих розчинів.

  Скачати повний текст

Розглянуто статистичний підхід, що дозволяє описувати кінетику концентраційного розшарування та процеси впорядкування конденсованих систем, які перебувають у нерівноважному стані. У рамках бінарної моделі досліджено еволюцію крупномасштабної структури скла (спінодальний розпад). Встановлено, що наявність у склі на початковий момент часу випадкових просторових варіацій складу спричиняє ефективне розширення області нестійкості гомогенних станів. Отримано принципово новий результат, що свідчить про існування під час спінодального розпаду кінетично загальмованих проміжних концентраційних структур. На прикладі сплавів, що впорядковуються, теоретично досліджено кінетику формування та росту антифазних доменів під час фазових перетворень типу порядок-непорядок. Встановлено умови для реалізації монодоменного або полідоменного станів упорядкування.

  Скачати повний текст

Досліджено тепловий рух у молекулярних полікристалах, утворених довголанцюговими аліфатичними молекулами з різними хімічними дефектами (вінільними та кислотними групами). Показано, що розрив водневих зв'язків, утворених кінцевими кислотними групами у довголанцюгових аліфатичних молекулах, відбувається у розплаві, а за наявності подвійних зв'зків - у твердому стані. Топологічні солітони у кристалах довголанцюгових аліфатичних молекул зароджуються на кінцевих метильних групах. За їх відсутності зародження відбувається на кінцевих кислотних групах. Показано, що за наявності в аліфатичному молекулярному ланцюгу стехіометричної перешкоди (подвійного зв'язку, димерного кільця), топологічні солітони відбиваються від неї доти, поки їх енергія не стає достатньою для переорієнтації ланцюга з подальшою його трансляцією. Показано, що кристали довголанцюгових аліфатичних молекул переходять у розплав, коли топологічні солітони починають транслювати молекули з кристалітів.

  Скачати повний текст

Наукове дослідження проведено шляхом моделювання з використанням спеціально розроблених комп'ютерних програм, що реалізують нові різновиди методики кінетичного Монте-Карло моделювання та удосконаленої методики моделювання дифузійних процесів за методом сіток. Встановлено, як на однорідність плівок під час рідкофазної епітаксії впливають величина переохолодження й енергія зв'язку з підкладкою. Шляхом Монте-Карло моделювання росту кристалів зі змішаних розплавів встановлено, як величина міжатомної взаэмодії різнойменних атомів впливає на структуру поверхні первинних гранних кристалів. Виявлено природу ефекту покращання адгезії до підкладки потрійного розплаву з активним В-компонентом у разі введення С-компонента, який сильно взаємодіє з основним А-компонентом і слабо взаємодіє з В-компонентом. Вперше відтворено всі стадії процесу утворення плівок з газової фази. Визначено фактори, що впливають на щільність напилених плівок, а також на контактні кути малих крапель, що зростають під час конденсації. Уперше виконано моделювання спрямованого твердіння з одночасним урахуванням анізотропії швидкості росту й поверхневого натугу. Встановлено що ця анізотропія більше впливає на розвиток збурень і сприяє утворенню більш регулярних структур. Встановлено, що теоретично очікувана стійкість фронту за дуже низьких швидкостей протягування зразка не підтверджується результатами Монте-Карло моделювання через локальні флуктуації швидкості росту, а структура кристала, що утворюється за таких умов, є вкрай недоконалою.

  Скачати повний текст

Удосконалено послідовний опис мікроструктурних перетворень у системах, що перебувають у сильно нерівноважних умовах, викликаних дією опромінення. Встановлено, що процеси мікроструктурних перетворень у однокомпонентних кристалічних і бінарних системах, підданих дії потоку опромінення (ПО), можуть бути контрольовані статистичними властивостями флуктуацій ПО, які призводять до стохастичної картини атомного перемішування вибитих атомів високоенергетичними частинками. Показано, що внаслідок конкуренції регулярної та стохастичної компонент ПО процеси атомного упорядкування можуть бути індуковані флуктуаціями довжин стрибків вибитих атомів. Визначено особливості процесів відбору просторових структур у випадку несумісних часових масштабів термічно стимульованого та балістичного дифузійних потоків. З'ясовано, що виникнення упорядкованої фази у разі фазового розшарування реалізується реверсивним чином - у фіксованому інтервалі інтенсивності шуму флуктуацій ПО. В області фазового розшарування виконується закон росту розмірів зерен Ліфшиця - Сльозова. Виявлено особливості зміни морфології поверхонь аморфних матеріалів за іонного розпилення з флуктуаціями кута розпилення. Встановлено критичний вплив другорядних характеристик іонного пучка: інтенсивності флуктуацій кута розпилення та радіусу їх кореляцій. З'ясовано зміну скейлінгової поведінки таких систем.

  Скачати повний текст

Розроблено загальну математичну постановку двовимірної осесиметричної задачі радіаційно-конвективного теплообміну кристалізаційної установки з урахуванням селективності оптичних властивостей напівпрозорих матеріалів. Проведено розрахунки та вивчено процеси кристалізації в системі кристал-розплав з властивостями оксидних і лужно-галоїдних кристалів з урахуванням селективності їх коефіцієнтів поглинання та з використанням сітки, що динамічно перебудовується. Проаналізовано спрощені варіанти глобальних чисельних моделей для застосування їх під час оперативного контроля ходу процесів направленої кристалізації. Показано, що регулювання радіаційного тепловідводу від розплаву шляхом екранування або введення поглинальних домішок є ефективними методами керування тепловими режимами процесів вирощування кристалів.

  Скачати повний текст