1 ПРОЕКТ ПО ТЕМЕ: «РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ МОНОКРИСТАЛЛОВ САПФИРА» Исполнитель: Клунникова Ю.В. – ассистент кафедры Конструирования электронных средств Технологического Института Южного Федерального Университета в г.Таганроге Научный руководитель: Малюков С.П. – д.т.н., профессор, член- корреспондент РАЕН, заведующий кафедрой Конструирования электронных средств Технологического Института Южного Федерального Университета в г.Таганроге Таганрог-2012

2 Обобщенная структура управления технологическим процессом получения монокристаллов сапфира

3 Алгоритм проектирования математического и информационного обеспечения получения монокристаллов сапфира

4 Модель процессов теплопереноса в установках для получения монокристаллов сапфира по методу горизонтально-направленной кристаллизации Эскиз конструкции печи СЗВН : 1 – теплоизоляционные экраны; 2 – контейнер с кристаллом сапфира; 3 – вольфрамовый нагреватель; 4 – устройство для механического перемещения лодочки (волокуша); 5 – тепловой узел а)б) Схемы к расчету процесса горизонтальной направленной кристаллизации: 1 – кристалл; 2 – расплав; 3 – шихта; 4, 5, 6, 7,8 – боковые поверхности кристалла; S1, S2, S3 – верхние и нижние границы

5 Расчет распределения температуры в системе кристалл-расплав-шихта (в контейнере расплав и шихта) при производстве монокристаллов сапфира T, К x, м

6 опы- та x 1, мм/час x 2, кВт x 3, Па Экспери- ментальное значение у, см -2 Расчётное значение у, см ,50,062625, ,50,023234, ,50,024946, ,50,063838, ,50,0254, ,50,0620, ,50,061213, ,50,021717,375 Сравнительная характеристика экспериментальных и расчетных данных Гистограммы, отражающие разницу расчетных и экспериментальных значений В ходе решения оптимизационной задачи симплекс-методом были определены режимы роста кристаллов. наименьшее значение скорости движения лодочки (6 мм/ч) и наибольшие значения мощности нагревателя (22,5 кВт) и степени вакуума (0,06 Па). Достоверность полученных теоретических результатов Линейная модель зависимости уровня дефектов в кристалле от параметров роста: y=b 0 + b 1 x 1 + b 2 x 2 + b 3 x 3, где x 1 – скорость движения лодочки (мм/час); x 2 – мощность нагревателя (кВт); y – количество пузырей на единицу площади (см -2 ); x 3 – степень вакуума (Па).

7 Интерфейс программных модулей информационной системы получения монокристаллов сапфира

8 Интерфейс программных модулей экспертной системы получения монокристаллов сапфира

9 Интерфейс программных модулей экспертной системы обработки монокристаллов сапфира

Публикации По теме проекта у исполнителя имеется 27 публикаций, из них 4 статьи в центральной печати, 1 монография, 3 свидетельства о регистрации программ, 1 депонированная научная работа, 18 работ в сборниках трудов конференций. Некоторые из них: 1. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Оптимизация производства изделий из сапфира для электронной техники Германия: LAP Lambert Academic Publishing, – 151 с. – ISBN Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Моделирование распределения температуры в процессе роста монокристаллов сапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации в трехмерных координатах // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Нанотехнологии». – – 4.– С. 86– Клунникова Ю.В. Модель влияния параметров технологического процесса получения сапфира на качество кристаллов // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». – – 7. – С. 198– Малюков С.П., Нелина С.Н., Клунникова Ю.В. Методы оптимизации технологического процесса получения монокристаллов лейкосапфира // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». – – 7. – С. 210–216.