автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка математических моделей и алгоритмов оптимизации производства изделий из сапфира для электронной техники

На правах рукописи

КЛУННИКОВА Юлия Владимировна

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ ИЗ САПФИРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (вычислительная техника и информатика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 з ОКТ 2011

Таганрог-2011

4857336

Работа выполнена в Технологическом институте Южного федерального университета в г. Таганроге на кафедре «Конструирование электронных средств»

Научный руководитель:

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Малюков Сергей Павлович

доктор технических наук, профессор Рогозов Юрий Иванович

доктор технических наук, профессор Першин Иван Митрофанович (ПГТУ, г. Пятигорск)

кандидат технических наук, с.н.с. Заковоротнов Евгений Анатольевич (ООО «Аквазонд», г. Таганрог)

Ведущая организация: Донской государственный технический

университет (ДГТУ, г. Ростов-на-Дону)

Защита состоится «27» октября 2011 г. в 14 ч. 20 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.208.22 в Технологическом институте Южного федерального университета в г. Таганроге по адресу: 347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44, ауд. Д-406.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной библиотеке Южного федерального университета.

Автореферат разослан «21» сентября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Целых А.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность диссертационной работы

Разработка автоматизированных систем для оптимизации процесса получения монокристаллов сапфира является актуальной на современном этапе развития информационных технологий, поскольку повышенный интерес к монокристаллическим материалам, связанный с их широким использованием в новейших разделах электронной техники, потребовал более фундаментального решения задач организации процесса их получения и обработки. Задача обеспечения требуемого качества и надежности изделий может быть решена только при наличии эффективных управляющих систем. Сложность использования существующих информационных технологий в процессе кристаллизации состоит в неполноте математического описания технологических моделей процессов кристаллизации и недостатке информационного обеспечения, позволяющего проводить оптимизацию технологии.

Трудность применения автоматизированных систем заключается еще и в том, что десятилетиями на предприятиях существовала практика накопления производственного опыта и эмпирических данных. Сложность задач контроля и управления процессом кристаллизации определяется также огромным числом дефектов, влияющих на качество кристаллов. Для успешного использования информационных технологий в производстве кристаллов требуется разработка новых подходов и совершенствование уже существующих методик.

Таким образом, тема диссертационной работы, связанная с разработкой моделей и алгоритмов математического и информационного обеспечения получения изделий из сапфира для электронной техники, представляется современной и актуальной.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью диссертационной работы являются разработка математических моделей и алгоритмов оптимизации производства изделий из сапфира для повышения качества кристаллов и уменьшения стоимости технологического процесса. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи диссертационной работы:

1. Разработка критериев и моделей оптимизации, управления, принятия решений и обработки информации, охватывающих факторы процесса, имеющие корреляционную зависимость.

2. Разработка математического и информационного обеспечения получения изделий из сапфира для совершенствования управления и принятия решений технологом, повышения эффективности технологического процесса получения изделий из монокристаллов сапфира.

3. Усовершенствование методики ведения процесса кристаллизации, обеспечивающей рост бездефектных кристаллов сапфира.

Научная новизна работы:

1. Впервые формализована процедура оптимизации технологического процесса по критериям: качество кристаллов и стоимость технологического процесса.

2. Разработана математическая модель тепловых процессов при формировании кристаллов сапфира, которая позволяет определять температурные градиенты в зоне формирования кристаллов, а так же может быть использована для описания тепловых полей при выращивании кристаллов из различных материалов.

3. Получены модели зависимости времени кристаллизации и уровня дефектов от параметров технологического процесса (скорость движения лодочки, мощность нагревателя, степень вакуума), позволяющие сформировать критерии для распределенных систем управления технологическими процессами выращивания кристаллов.

4. Разработаны алгоритмы принятия решений по сопровождению технологического процесса изготовления изделий из сапфира, позволяющие учитывать параметры процесса роста и обработки кристаллов сапфира.

Практическая значимость диссертационной работы

заключается в следующем:

1. Усовершенствована методика ведения процесса кристаллизации методом горизонтальной направленной кристаллизации (ГНК), обеспечивающая рост бездефектных кристаллов сапфира.

2. Оптимизирована технологическая методика выращивания монокристаллов, позволяющая сократить время технологического процесса получения монокристаллов сапфира.

3. Разработана методика проектирования математического и информационного обеспечения получения изделий из сапфира, которая является универсальной для технологических процессов получения различных материалов для электронной техники.

4. Разработано математическое и информационное обеспечение получения изделий из сапфира для электронной техники, позволяющее дать характеристику получаемых кристаллов, систематизировать большие информационные массивы данных, выявить закономерности влияния факторов на рост кристалла.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методика проектирования математического и информационного обеспечения получения изделий из сапфира, которая является универсальной для технологических процессов получения различных материалов для электронной техники.

2. Математическая модель тепловых процессов при формировании кристаллов сапфира.

3. Модели зависимости времени кристаллизации и уровня дефектов от параметров технологического процесса.

4. Алгоритмы принятия решений по сопровождению технологического процесса изготовления изделий из сапфира.

Реализация результатов диссертационной работы

Диссертационная работа выполнялась на кафедре КЭС ТТИ ЮФУ. По работе был получен грант по программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса (УМНИК)» Фонда содействия малых форм предприятий в научно-технической сфере (Российская Федерация) на двухгодичное финансирование работ: «Разработка системы управления процессом выращивания монокристаллических структур» (2008 - 2009 гг.), «Разработка программных модулей системы управления механической обработкой монокристаллов сапфира» (2009 - 2010 гг.).

Результаты диссертационной работы внедрены на промышленном предприятии ООО «Завод Кристалл» (Россия, г. Таганрог), на предприятии ЗАО «Монокристалл» (Россия, г. Ставрополь), на предприятии ООО «Кремний-Юг» (Россия, г. Таганрог), на предприятии НПП «Квант» (Россия, г. Ростов-на-Дону), а также используются в учебном процессе на кафедрах КЭС ТТИ ЮФУ (Россия, г. Таганрог) и САиТ ТТИ ЮФУ (Россия, г. Таганрог).

Апробация работы

Основные научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на различных международных и всероссийских научных конференциях, семинарах и смотрах-конкурсах, в частности: на XI международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Россия, Томск, 2005 г.), Всероссийских смотрах-конкурсах научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «Эврика - 2005», «Эврика - 2007» (Россия, Новочеркасск, 2005, 2007 г.); Международной молодежной научной конференции «XV Туполевские чтения» (Россия, Казань, 2007 г.); 15-й и 16-й Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2008», «Микроэлектроника и информатика - 2009» (Россия, Зеленоград, 2008, 2009 г.), IX и X Всероссийских научных конференциях студентов, аспирантов, молодых ученых «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Россия, Таганрог, 2008, 2010 г.), конгрессах по интеллектуальным системам и информационным технологиям «AIS-IT'09», «AIS-IT'10», «AIS-IT'11» (Россия, Дивноморское, 2009, 2010, 2011 г.), VIII Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и

студентов «Информационные технологии, системный анализ и управление» (Россия, Таганрог, 2010 г.), VII ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Россия, Ростов-на-Дону, 2011 г.).

Результаты работы отмечены дипломами ряда конференций и конкурсов научных работ: Всероссийских смотров-конкурсов научно-технического творчества студентов (Новочеркасск, 2005, 2007); открытого конкурса Министерства образования на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в высших учебных заведениях Российской Федерации (Москва, 2009); 16-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции (Зеленоград, 2009); конкурса инновационных проектов молодых ученых, аспирантов и студентов (Ростов-на-Дону, 2009); X Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов, молодых ученых «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Таганрог, 2010); VII ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Ростов-на-Дону, 2011), I городского конкурса «Молодой инноватор-2011» (Таганрог, 2011).

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликованы 22 печатные работы, из них 2 свидетельства о регистрации программ, 1 депонированная научная работа, 16 работ в сборниках трудов конференций, 3 статьи в центральных технических журналах в соответствии рекомендациям ВАК.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 144 наименований и 11 приложений. Содержание диссертации изложено на 177 страницах и включает 50 страниц с рисунками, 12 страниц с таблицами.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, приведены цель работы, основные задачи исследований, научная новизна и практическая значимость работы, сведения об апробации работы и структуре диссертации.

В первой главе выполнен краткий обзор литературных источников, на основе которых произведен анализ современного состояния математических моделей и алгоритмов оптимизации производства изделий из сапфира.

Обзор литературных источников показывает, что перспективным методом получения крупногабаритных монокристаллов сапфира является выращивание из расплава методом горизонтальной направленной кристаллизации.

Рассмотрена технология получения монокристаллов сапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации, выявлены основные достоинства и недостатки. Отмечена недостаточная изученность ряда вопросов комплексного управления качеством сапфировых изделий.

Проведен сравнительный анализ существующих моделей роста монокристаллов сапфира. Отмечено, что в них не учитывается распределение температур в конусной части монокристалла сапфира, которая составляет до третей части выращенного кристалла.

Проведен сравнительный анализ существующего математического и информационного обеспечения получения изделий из монокристаллов, его достоинств и недостатков.

На основании сделанных выводов выбрано направление исследования и осуществлена постановка цели и задач диссертационного исследования.

В второй главе приведена обобщенная структура управления технологическим процессом получения монокристаллов сапфира (рисунок 1).

Рисунок 1 - Обобщенная структура управления технологическим процессом получения монокристаллов сапфира

В целом алгоритмы анализа и сбора информации включают несколько основных блоков:

1. Аналитический блок, позволяющий определить оптимальные параметры технологического процесса и обеспечить высокое качество кристалла;

2. Логический блок, позволяющий рассчитать режимы шлифования монокристаллов сапфира;

3. Логический блок, позволяющий произвести экспертный анализ исходной технологической ситуации, оценить текущую технологическую ситуацию относительно базовой, представить прогноз степени дефектности и шероховатость поверхности получаемого кристалла, сформулировать управляющее воздействие;

4. Блок хранения данных.

В результате проведенной работы была разработана методика проектирования математического и информационного обеспечения получения монокристаллов сапфира, алгоритм реализации которой представлен на рисунке 2.

Входные данные

Рисунок 2 - Алгоритм проектирования математического и информационного обеспечения получения монокристаллов сапфира

Во третьей главе на основании анализа технологического процесса производства монокристаллов сапфира методом ГНК было выявлено, что необходимо провести оптимизацию технологического процесса, упростить процесс принятия решения технологом при выборе параметров роста и обработки монокристаллов сапфира.

После проведения экспериментов по измерению скорости роста кристалла, мощности нагревателя и степени вакуума, пузырей, автором в качестве одной из целевых функций получено уравнение в физических переменных, показывающее влияние скорости роста кристалла, мощности нагревателя и степени вакуума на количество пузырей на единицу площади кристалла:

у=325.562+6.375хг15.875х2-1365.625хз+56.250х2х3, (1)

где XI - скорость движения лодочки (мм/час); х2 - мощность нагревателя (кВт); х3 - степень вакуума (Па); у - количество пузырей на единицу площади кристалла (см"2).

Проверка на адекватность полученного уравнения показала, что найденное решение адекватно описывает экспериментальные данные. Погрешность модели оценена по величине стандартной ошибки <7с и составляет 6 %.

В работе проведены расчеты времени кристаллизации и уровня дефектов в кристалле, определяющегося количеством пузырей на единицу площади. Были рассчитаны различные варианты скоростей движения лодочки (V = 6 - 8 мм/ч), мощности нагревателя (Ы = 20.5 - 22.5 кВт), степени вакуума (Р = 0.02 - 0.06 Па).

На основании полученных данных методом полного факторного эксперимента выведены зависимости времени кристаллизации и уровня дефектов от V, N. Р:

у, = 325.562+6.375х, -15.875х, -1365.625х3 + 56.25х2х3,

(2)

уг =87.5-6.25х„

где у2- время кристаллизации (ч).

На основании полученных зависимостей (2) построена оптимизационная модель, позволяющая задавать различные уровни дефектов и проводить оптимизацию временных параметров технологического процесса. Целевой функцией является минимизация времени кристаллизации:

у2—>пип. (3)

Ограничения представляются в виде:

6 < хх < 8, (4)

20.5 <х2< 22.5,

^.ог^^о.об,

где а - заданный уровень дефектов.

В ходе решения оптимизационной задачи симплекс-методом были

определены режимы роста кристаллов. При условии, что уровень дефектов не должен превышать 2 см"2, оптимальными параметрами являются: скорость движения лодочки х,=6.216 мм/ч; мощность нагревателя

х2=22.5 кВт; степень вакуума х3=0.06 Па.

Определены основные практические приемы сокращения цикла кристаллизации при получении монокристаллов сапфира. Следует отметить, что в рассмотренных вариантах осуществления процесса выращивания с остановкой лодочки снижается длительность цикла в среднем на 14 часов, уменьшается расход электроэнергии в среднем на 560 кВт за один цикл кристаллизации, увеличивается продолжительность эксплуатации теплового узла установки, так как сокращается время работы нагревателя при высокой температуре. При этом повышается производительность установки и снижается себестоимость продукции.

Поскольку распределение температуры, возникающее в кристаллах в процессе их выращивания из расплава, является одним из важнейших факторов, влияющих на качество кристаллов и производительность процесса выращивания, то путем целенаправленного изменения конфигурации и температуры тепловой зоны можно значительно снизить уровень термонапряжений и концентрацию дислокаций в кристаллах.

Для определения влияния параметров роста на качество кристалла необходимо проводить трехмерное моделирование процессов теплообмена в системе кристалл-расплав с учетом геометрии кристалла. Эскиз конструкции печи и схемы к расчету распределения температур в

кристаллах сапфира приведены на рисунках 3,4.

Задача о нахождении распределения температуры в системе кристалл-расплав-шихта сводится к решению уравнений теплопроводности:

&Г.(х,у,г,т) _ Г. — И'-(5)

-Тт % дх2 ду1 & ) дх

0 < х < хь 0 < у < Уи о < г < ъи где 1 = 12 3 - соответственно кристалл, расплав и шихта;

К

а - коэффициенты температуропроводности где

' Г I /

х. - коэффициент теплопроводности; р- плотность материала; С, - удельная теплоемкость); V/ - скорость движения контейнера.

Рисунок 3 - Эскиз конструкции печи СЗВН 155.320: 1 - теплоизоляционные экраны; 2 - контейнер с кристаллом сапфира; 3 - вольфрамовый нагреватель; 4 - устройство для механического перемещения лодочки (волокуша); 5 - тепловой узел

Рисунок 4 - Схемы к расчету процесса горизонтальной направленной кристаллизации: 1 - кристалл; 2 - расплав; 3 - шихта; 4, 5, 6, 7,8 - боковые поверхности кристалла; Б,, Эь 83 - верхние и нижние

границы

Экспериментальные исследования показали, что градиент температур в ростовой установке составляет 25 - 50 градусов на сантиметр.

Из этого можно сделать вывод о том, что распределение температуры можно найти по следующей системе уравнений:

div(Ä,gradTl(x,y,z)) = 0. (6)

Поскольку в кристалле присутствуют сразу оба механизма передачи тепла: фононный и радиационный; их доля определяется оптическими свойствами конкретной системы. В этом случае под коэффициентом теплопроводности понимается сумма двух составляющих -фононной и радиационной:

^общ =^фн +^рад» (7)

Граничные условия для системы уравнений (6), отражающие неразрывность тепловых полей и тепловых потоков на границах раздела сред, записываются в виде следующих соотношений:

, dTx(xT,y,z) _ , dT2(xr,y,z)

Я,---- л2---, (8)

дх ох

дТ2(хт + Ax,y,z) _ 5Т,(хт+Ах,у,2) ^ & ^ & ' ()

(Ю)

где а - постоянная Стефана-Больцмана; ß - коэффициент излучения, Thot - функция, которой задано распределение температуры на кристаллизаторах.

Результаты расчета показаны на рисунке 5. На рисунках 5, а представлены температурные поля в системе кристалл-расплав-шихта. На рисунке 5, б представлены температурные поля соответственно в горизонтальном сечении кристалла. На рисунках 5, в показано распределение температуры на нагревателе и кристаллизаторах теплового узла.

Таким образом, разработана численная модель решения задачи теплообмена в кристаллах сапфира. Модель предусматривает динамическое перестроение границы кристалл-расплав в соответствии с распределением температурных полей в системе, полученном из расчета на предыдущей итерации, и позволяет приблизиться к решению основной задачи -совершенствованию технологического процесса. Для проведения моделирования использовался метод конечных объемов (МКО) на неструктурированной сетке. Программа моделирования была разработана в Microsoft Visual Studio 2008 на языке программирования С++.

Рисунок 5 - Распределение температуры в системе кристалл-расплав-шихта

Проведенные исследования показали, что для управления структурой важен не столько начальный градиент температуры, сколько степень сохранения постоянства заданного градиента при выращивании. Меняя градиент температуры, можно изменять значение термоупругих напряжений. Проведенные расчеты показали, при равномерном охлаждении кристалла в среднем на 10 К/мм значение остаточных напряжений не будет превышать 7 МПа.

В данной главе проводилась также обработка поверхности сапфира и исследование влияния различных инструментов и способов обработки на состояние поверхности сапфира. Поверхности образцов были подвергнуты исследованию атомно-силовой микроскопией (АСМ).

В четвертой главе приведена программная реализация математического и информационного обеспечения получения изделий из сапфира.

Разработанный алгоритм, реализованный в виде экспертной системы (ЭС), позволяет решать такие вопросы в управлении печами для получения монокристаллов сапфира, как прогнозирование и оценка качества получаемого кристалла. Благодаря тому, что в ЭС присутствует база данных и база знаний (БЗ) удалось систематизировать большие массивы информации. БЗ ЭС представляет собой продукции, которые по информации о характере изменения мощности нагревателя, скорости роста, качеству шихты, материалу контейнера, градиенту температур, пространственной ориентации и другой информации анализирует и помогает оценить технологу качество получаемого материала. Каждому признаку в зависимости от влияния его на качество кристалла присваивается вес (использование нейронных сетей). БЗ ЭС можно расширять по мере выявления новых критериев, влияющих на качество кристалла. На основе разработанных алгоритмов созданы программные модули информационной и экспертной систем получения монокристаллов сапфира, которые приведены на рисунке 6. Структура базы знаний приведена на рисунке 7.

Разработанные алгоритмы реализованы в виде программного модуля для расчета режимов плоского шлифования монокристаллов сапфира и экспертной системы, помогающей при выборе режимов шлифования монокристаллов сапфира (рисунок 8).

Программное обеспечение разработано в Microsoft SQL Server, Microsoft Visual Studio 2005, Delphi 7.0.

Рисунок 6 - Интерфейс программных модулей информационной и экспертной систем получения монокристаллов сапфира

Рисунок 7 - Обобщенная структура базы знаний

- ПйммвгвыоФ

С.ОС05!

Скоргсг Презло«»

Рисунок 8 - Интерфейс программных модулей обработки монокристаллов сапфира

В заключении сформированы основные результаты работы:

1. Разработаны критерии оптимизации технологического процесса получения изделий из сапфира, которые базируются на ключевых показателях процесса (качество монокристаллов сапфира, стоимость технологического процесса) и определяют эффективность и конкурентоспособность производства.

2. Разработана методика проектирования математического и информационного обеспечения получения монокристаллов сапфира, которая является универсальной для технологических процессов получения различных материалов для электронной техники.

3. Разработана модель влияния параметров процесса выращивания на качество монокристаллов сапфира, отражающая в аналитическом виде степень влияния скорости лодочки, мощности нагревателя и степени вакуума на количество пузырей на единицу площади кристалла как одну из характеристик кристалла. Нарушение стабильности тепловых условий на фронте кристаллизации приводит к захвату в расплаве на границе раздела фаз газовых пузырей, обуславливающих возникновение пор в кристалле, которые, являясь концентраторами напряжений, служат дополнительным источником дислокаций и, как следствие, источником дефектов в виде блоков.

4. Построена модель оптимизации временных параметров технологического процесса, учитывающая различные уровни дефектов. Определены основные практические приемы сокращения цикла

кристаллизации при получении монокристаллов сапфира, которые позволяют снизить длительность цикла кристаллизации в среднем на 28 %.

5. Разработана трехмерная модель решения задачи теплообмена в кристаллах сапфира, позволяющая выявить распределение температурного поля в кристалле. На основании трехмерной модели решения задачи теплообмена в кристаллах сапфира создан пакет компьютерных программ для расчета полей температур. С помощью разработанной численной модели проведен ряд расчетов для изучения влияния теплофизических свойств материалов на процесс кристаллизации монокристаллов сапфира.

6. Разработан алгоритм анализа и сбора данных, реализованный в виде информационной системы получения изделий из сапфира, которая позволяет дать точную характеристику получаемых кристаллов и которая позволяет не только систематизировать большие информационные массивы данных, но и выявить закономерности влияния факторов на рост кристалла.

7. Разработан алгоритм, реализованный в виде программного модуля на основе математической модели влияния параметров роста на качество кристалла. Данный программный модуль совместно с базой данных обеспечивает помощь инженеру-технологу при выборе параметров роста, улучшая при этом качество кристаллов в среднем на 10 % и обеспечивая реальный экономический эффект.

8. Разработан алгоритм, на основе которого разработана экспертная система, позволяющая выбрать оптимальные режимы роста монокристаллов сапфира: мощность нагревателя (20.5 - 22.5 кВт), степень вакуума (2-Ю"2 - 6-10"3 Па), скорость роста кристалла (4-6 мм/ч), пространственная ориентация, качество шихты (99.996 - 99.999 %), и представить прогноз категории качества кристалла. Эта система позволяет увеличить выход кристаллов, соответствующих выбранной категории качества, на 20 %.

9. Разработан алгоритм, реализованный в виде программного модуля для расчета режимов плоского шлифования монокристаллов сапфира. Разработан алгоритм, на основе которого создана экспертная система, помогающая при выборе режимов шлифования монокристаллов сапфира и представляющая прогноз класса шероховатости поверхности кристалла для улучшения характеристик приповерхностного слоя материала на 15 %.

В приложении приведены: фрагменты кода программ, акты внедрения и использования результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ

РАБОТЫ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Клунникова Ю.В. Модель влияния параметров технологического процесса получения сапфира на качество кристаллов // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». - 2010. -№ 7. - С. 198-203.

2. Малюков С.П., Нелина С.Н., Клунникова Ю.В. Методы оптимизации технологического процесса получения монокристаллов лейкосапфира // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». - 2010. -№7. -С. 210-216.

3. 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». - 2011. - № 4.- С. 86-94.

Статьи и материалы конференций:

4. Усенко O.A., Клунникова Ю.В. Разработка информационно-диагностической системы для обнаружения неисправностей в сложных технических системах // Современные техника и технологии: труды Междунар. конф. - Томск, 2005. - Т.2 - С. 162164.

5. Клунникова Ю.В. Системы для контроля качества монокристалла сапфира // Материалы Всерос. смотра-конкурса. - Новочеркасск, 2005.-С. 253-255.

6. Малюков С.П., Лапшина И.В., Клунникова Ю.В. Управление процессом выращивания монокристаллов лейкосапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации // Материалы Всерос. смотра-конкурса. - Новочеркасск, 2007. - С. 77-78.

7. Малюков С.П., Лапшина И.В., Клунникова Ю.В. Информационная система получения монокристаллов лейкосапфира // Тезисы докл. Междунар. конф. - Казань, 2007. - Т. 3. - С. 128-131.

8. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Моделирование процесса выращивания монокристаллов лейкосапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации // Деп. в ВИНИТИ № 2-В2007.2007.

9. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Разработка экспертной системы в области получения монокристаллов лейкосапфира // Микроэлектроника и информатика: тезисы докл. Всерос. конф. -М., 2008.-С. 173.

10. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Программа расчета и выбора параметров роста монокристаллов лейкосапфира // Св. об офиц. рег. прогр. для ЭВМ № 2008612944.2008.

11. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Системы поддержки принятия решения для процесса получения монокристаллов лейкосапфира // Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления: тезисы докл. Всерос. конф. - Таганрог, 2008. - Т.1 -С. 156-157.

12. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Система выбора режимов механической обработки монокристаллов лейкосапфира // Неделя науки: сб. тезисов. - Таганрог, 2008. -Т.2. - С.129-131.

13. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Автоматизация расчета режимов плоского шлифования периферией круга монокристаллов лейкосапфира // Микроэлектроника и информатика: тезисы докл. Всерос. конф. - Москва, 2009. - С. 161.

14. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Расплывчатая модель контроля качества монокристаллов лейкосапфира // Интеллектуальные системы и информационные технологии: труды конгресса. - М.: Физматлиг, 2009. - С. 533-535.

15. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Информационная система обработки монокристаллов лейкосапфира // Неделя науки: сб. тезисов. - Таганрог, 2009. - С. 123-126.

16. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Разработка программы расчета и оптимизации режимов роста монокристаллов сапфира // Интеллектуальные системы и информационные технологии: труды конгресса - М.: Физматлит, 2010. - С. 306-308.

17. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Исследование процессов механической обработки монокристаллов сапфира // Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления: тезисы докл. Всерос. конф. - Таганрог, 2010. - С. 40.

18. Малюков С.П., Куликова И.В., Нелина С.Н., Клунникова Ю.В. Численное моделирование роста кристаллов сапфира методом ГНК // Информационные технологии, системный анализ и управление: тезисы докл. Всерос. конф - Таганрог, 2010. - С. 155-156.

19. Клунникова Ю.В. Модель распределения температуры при выращивании монокристаллов сапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации // VII Ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН: тезисы докл. - Ростов-на-Дону, 2011. - С 172-173.

20. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Программа расчета распределения температуры в процессе роста монокристаллов

сапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации // Св. об офиц. per. прогр. для ЭВМ № 2011612757.2011.

21. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Разработка программы управления процессом роста монокристаллов сапфира методом Степанова // Интеллектуальные системы и информационные технологии: труды конгресса. - М.: Физматлит, 2011. - С. 59-60.

22. Малюков С.П.. Клунникова Ю.В. Расчетная модель распределения температурных полей в монокристаллах сапфира // Системный синтез и прикладная синергетика: труды Междунар. конф. -Таганрог, 2011. - С. 267-272.

В работах, опубликованных в соавторстве, лично автору принадлежат: в [2] - оптимизационная модель сокращения цикла кристаллизации; в [3, 18, 20, 22] - разработка модели и исследование распределения температуры при выращивании кристаллов сапфира; в [4, б, 7, 9, 11, 14] - разработка алгоритмов информационного обеспечения для процессов получения кристаллов сапфира; в [12, 13, 15] - разработка алгоритмов информационного обеспечения для процессов обработки кристаллов сапфира;

в [10, 16, 21] - разработка алгоритма и программы расчета параметров роста монокристаллов сапфира;

в [8, 17] - проведение эксперимента и экспериментальные результаты по исследованию.

Тип. ТТИ ЮФУ Заказ № тир. 100 Экз.

Издательство Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге ГСП - 17А, Таганрог, 28, Некрасовский, 44 Типография Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге Таганрог, 28, ГСП 17 А, Энгельса, 1

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ САПФИРА.

1.1 Обзор существующих методов, моделей получения монокристаллов сапфира. Анализ основных дефектов при выращивании и механической обработке монокристаллов сапфира.

1.2 Анализ существующего математического и информационного обеспечения получения и обработки монокристаллов.

1.3 Оценка возможных технологий проектирования математического и информационного обеспечения получения изделий из сапфира.

1.4 Выводы по главе 1.1.

Глава 2 МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МОНОКРИСТАЛЛОВ САПФИРА.

2.1 Общая структура разрабатываемого математического и информационного обеспечения получения изделий из сапфира.

2.2 Разработка критериев оптимизации технологического процесса получения изделий из монокристаллов сапфира.

2.3 Методика разработки математического и информационного обеспечения получения монокристаллов сапфира.

2.4 Проектирование структуры данных информационной системы получения изделий из сапфира.

2.5 Разработка экспертной системы получения изделий из сапфира.

2.6 Диаграмма прецедентов (Use case diagram) работы пользователя с информационной системой получения изделий из монокристаллов сапфира.

2.7 Выводы по главе 2.

Глава 3 РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ САПФИРА.

3.1 Постановка требований к разрабатываемому математическому и информационному обеспечению получения изделий из монокристаллов сапфира

3.2 Обоснование выбора инструментальных средств для построения моделей технологического процесса получения изделий из сапфира.

3.3 Представление технологического процесса получения изделий из сапфира с помощью CASE-средств.

3.3.1 Представление технологического процесса получения изделий из сапфира с помощью BP Win.

3.3.2 Представление технологического npoifecca получения изделий из сапфира с помощью Rational Rose.

3.4 Разработка математической модели влияния параметров процесса выращивания на качество монокристаллов сапфира.

3.5 Методы оптимизации технологического процесса получения монокристаллов сапфира по времени.

3.6 Моделирование тепловых процессов в установках для получения монокристаллов сапфира по методу горизонтальной направленной кристаллизации.

3.7 Выводы по главе 3.

Глава 4 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО И ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ САПФИРА.

4.1 Описание программного обеспечения для разработки программных модулей математического и информационного обеспечения получения изделий из сапфира.

4.2 Описание пользовательского интерфейса базы данных получения изделий из сапфира.

2. Оптимизирована технологическая методика выращивания монокристаллов, позволяющая сократить время технологического процесса получения монокристаллов сапфира.

3. Разработана методика проектирования математического и информационного обеспечения получения изделий из сапфира, которая является универсальной для технологических процессов получения различных материалов для электронной техники.

4. Разработано математическое и информационное обеспечение получения изделий из сапфира для электронной техники, позволяющее дать характеристику получаемых кристаллов, систематизировать большие информационные массивы данных, выявить закономерности влияния факторов на рост кристалла.

Используемые методики. Для решения поставленной цели использовались методы и понятия кристаллографии, физики твёрдого тела, элементы системного' анализа, теории вероятности, моделирования и проектирования систем, математической статистики, методов оптимизации, баз данных.

Положения, выносимые на защиту:

1. Методика проектирования математического и информационного обеспечения получения изделий из сапфира, которая является универсальной для технологических процессов получения различных материалов для электронной техники.

2. Математическая модель тепловых процессов при формировании кристаллов сапфира.

3. Модели зависимости времени кристаллизации и уровня дефектов от параметров технологического процесса.

4. Алгоритмы принятия решений по сопровождению технологического процесса изготовления изделий из сапфира.

Реализация результатов диссертационной работы

Диссертационная работа выполнялась на кафедре КЭС ТТИ ЮФУ. По работе был получен грант по программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса (УМНИК)» Фонда содействия малых форм предприятий в научно-технической сфере (Российская Федерация) на двухгодичное финансирование работ: «Разработка системы управления процессом выращивания монокристаллических структур» (2008 - 2009 гг.), «Разработка программных модулей системы управления механической обработкой монокристаллов сапфира» (2009 - 2010 гг.).

Результаты диссертационной работы внедрены на промышленном предприятии ООО «Завод Кристалл» (Россия, г. Таганрог), на предприятии ЗАО «Монокристалл» (Россия, г. Ставрополь), на предприятии ООО «Кремний-Юг» (Россия, г. Таганрог), на предприятии НПМ «Квант» (Россия, г. Ростов-на-Дону), а также используются в учебном процессе на кафедрах КЭС ТТИ ЮФУ (Россия, г. Таганрог) и САиТ ТТИ ЮФУ (Россия, г. Таганрог).

Апробация работы

Основные научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на различных международных и всероссийских научных конференциях, семинарах и смотрах-конкурсах, в частности: на XI международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Россия, Томск, 2005 г.), Всероссийских смотрах-конкурсах научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «Эврика - 2005», «Эврика - 2007» (Россия, Новочеркасск, 2005, 2007 г.); Международной молодежной научной конференции «XV Туполевские чтения» (Россия, Казань, 2007 г.); 15-й и 16-й Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика -2008», «Микроэлектроника и информатика - 2009» (Россия, Зеленоград, 2008, 2009 г.), IX и X Всероссийских научных конференциях студентов, аспирантов, молодых ученых «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Россия, Таганрог, 2008, 2010 г.), конгрессах по интеллектуальным системам и информационным технологиям «AIS-IT'09», «AIS-IT'10», «AIS-IT'11» (Россия, Див-номорское, 2009, 2010, 2011 г.), VIII Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Информационные технологии, системный анализ и управление» (Россия, Таганрог, 2010 г.), VII ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Россия, Ростов-на-Дону, 2011 г.).

Результаты работы отмечены дипломами1 ряда конференций и конкурсов научных работ: Всероссийских смотров-конкурсов научно-технического творчества студентов (Новочеркасск, 2005, 2007); открытого конкурса Министерства, образования на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в высших учебных заведениях Российской Федерации (Москва, 2009); 16-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции (Зеленоград, 2009); конкурса инновационных проектов молодых ученых, аспирантов и студентов^ (Ростов-на-Дону, 2009), X Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов, молодых ученых «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Таганрог, 2010), VII ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Россия, Ростов-на-Дону, 2011), I городского конкурса «Молодой инноватор-2011» (Таганрог, 2011).

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликованы 22 печатные работы, из них 2 свидетельства о регистрации программ, 1 депонированная научная работа, 16 работ в сборниках трудов конференций, 3 статьи в центральных технических журналах в соответствии рекомендациям ВАК.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 144 наименований и 11 приложений.

В'первой главе выполнен краткий обзор литературных источников, на основе которых произведен краткий анализ современного состояния математических моделей и алгоритмов оптимизации производства изделий из сапфира. Рассмотрена технология получения монокристаллов сапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации, выявлены основные достоинства и недостатки. Проведен сравнительный анализ существующих моделей, роста монокристаллов- сапфира. Проведен сравнительный анализ существующего математического и информационного обеспечения получения изделий из монокристаллов, его достоинств и недостатков. На основании сделанных выводов выбрано направление исследования и осуществлена постановка цели и задач диссертационного исследования.

Во второй» главе представлена методика проектирования математического и информационного обеспечения; спроектирована общая структура разрабатываемого информационного и математического обеспечения! получения изделий из сапфира, а также спроектированы« структуры информационной и экспертной систем получения изделий из сапфира.

В третьей главе сформулированы требования; предъявляемые к разрабатываемому математическому и информационному обеспечению получения изделий из монокристаллов сапфира; с помощью САБЕ-средств созданы модели предметной области, отражающие существующие бизнес-процессы в предметной области и бизнес-процессы с учетом изменений; описана математическая модель влияния параметров роста на качество кристалла; разработаны методы сокращения технологического процесса получения монокристаллов сапфира на основании такого критерия, как время. В1 данном разделе разработана трехмерная модель решения задачи теплообмена в кристаллах сапфира, позволяющая выявить распределение температурного поля в кристалле. Модель предусматривает динамическое перестроение границы кристалл-расплав в соответствии с распределением температур

11 ных полей в системе, полученном из расчета на предыдущей итерации. Проведено исследование возможности использования закономерностей микроразрушения монокристаллов единичным зерном для прогнозирования показателей процессов массового воздействия абразивными частицами при обработке.

В четвертой главе приводится описание выбора программного обеспечения для реализации, алгоритмы, интерфейсы, описание работы пользователя с математическим и информационным обеспечением процесса получения изделий из монокристаллов сапфира для электронной техники.

Содержание диссертации изложено на 177 страницах и включает 50 страниц с рисунками, 12 страниц с таблицами и список использованных источников, включающий 144 наименования.

4.8 Выводы по главе 4

На основании проведенной в данной главе работы можно сделать следующие выводы:

1. Разработан алгоритм анализа и сбора данных, реализованный в виде информационной системы получения изделий из сапфира, которая позволяет дать точную характеристику получаемых кристаллов и которая позволяет не только систематизировать большие информационные массивы данных, но и выявить закономерности влияния факторов на рост кристалла.

2. Разработан алгоритм, реализованный в виде программного модуля на основе математической модели влияния параметров роста на качество кристалла. Данный программный модуль совместно с базой данных обеспечивает помощь инженеру-технологу при выборе параметров, роста, улучшая, при этом качество кристаллов в среднем на 10 % и обеспечивая реальный экономический эффект.

3. Разработан алгоритм, на основе которого разработана экспертная система, позволяющая, выбрать оптимальные режимы роста монокристаллов сапфира: мощность нагревателя (20.5 — 22.5 кВт), степень вакуума. (2:10"2 - 6'10"3 Па), скорость роста кристалла (4-6 мм/ч), пространственная ориентация, качество шихты (99.996 - 99.999 %), и представить прогноз категории.качества кристалла. Эта система позволяет увеличить выход кристаллов, соответствующих выбранной' категории качества, на 20 %.

4. Создан интегрированный электронный портал, поддерживающий возможность адаптивных технологий выращивания монокристалла сапфира, на котором потенциальный, заказчик, и- пользователь может ознакомиться с программными обеспечением и рекомендациями по. выбору режимов роста и обработки кристалла для получения изделий из сапфира высокого, качества.

5. Разработан алгоритм, реализованный в виде программного модуля для расчета режимов плоского шлифования монокристаллов сапфира. Разработан алгоритм, на основе которого создана экспертная система; помогающая при выборе режимов шлифования монокристаллов сапфира и представляющая прогноз класса шероховатости поверхности, кристалла для улучшения характеристик приповерхностного слоя материала на 15 %. начальных стадиях разработки математического и информационного обеспечения получения изделий из сапфира.

14. Разработана модель влияния параметров процесса выращивания на качество монокристаллов сапфира, отражающая в аналитическом виде степень влияния скорости лодочки, мощности нагревателя и степени вакуума на количество пузырей на единицу площади кристалла как одну из характеристик кристалла. Нарушение стабильности тепловых условий на фронте кристаллизации приводит к захвату в расплаве на границе раздела фаз газовых пузырей, обуславливающих возникновение пор в кристалле, которые, являясь концентраторами напряжений, служат дополнительным источником дислокаций и, как следствие, источником дефектов в виде блоков.

15. Построена модель оптимизации временных параметров технологического процесса, учитывающая различные уровни дефектов. Определены основные практические приемы сокращения цикла кристаллизации при получении монокристаллов сапфира, которые позволяют снизить длительность цикла кристаллизации в среднем на 28 %.

16. Разработана трехмерная модель решения задачи теплообмена в кристаллах сапфира, позволяющая выявить распределение температурного поля в кристалле. На основании трехмерной модели решения задачи теплообмена в кристаллах сапфира создан пакет компьютерных программ для расчета полей температур. С помощью разработанной численной модели проведен ряд расчетов для изучения влияния теплофизических свойств материалов на процесс кристаллизации монокристаллов сапфира.

17. Рассчитана зона деформации монокристаллов сапфира (порядка 3-4 нм) в процессе разрушения монокристаллов- единичным зерном для прогнозирования показателей процессов массового воздействия абразивными частицами при обработке монокристаллов сапфира.

18. Рассчитана максимальная глубина проникновения медианных и радиальных трещин в сапфир (0.112 мкм при двустороннем шлифовании свободным абразивом карбида бора радиусом 0.55 мкм) при воздействии абразива остроугольной

129 формы на поверхность обрабатываемого материала. Рассчитан размер зоны пластической деформации (0.014 мкм при двустороннем шлифовании свободным абразивом карбида бора радиусом 0.55 мкм), на границе которой с упругодеформи-рованной областью при повышении критического усилия на абразивную частицу происходит образование и рост боковых трещин.

19. Разработан алгоритм анализа и сбора данных, реализованный в виде информационной системы получения изделий из сапфира, которая позволяет дать точную характеристику получаемых кристаллов и которая позволяет не только систематизировать большие информационные массивы данных, но и выявить закономерности влияния факторов на рост кристалла.

20. Разработан алгоритм, реализованный в виде программного модуля на основе математической модели влияния параметров- роста на качество кристалла. Данный программный модуль совместно с базой данных обеспечивает помощь инженеру-технологу при выборе параметров роста, улучшая при этом качество кристаллов в среднем на 10 % и обеспечивая реальный экономический эффект.

21. Разработан алгоритм, на основе которого разработана экспертная система, позволяющая выбрать оптимальные режимы роста монокристаллов сапфира: мощность нагревателя (20.5 - 22.5 кВт), степень вакуума' (2*10"2 - 6*10"3 Па), скорость роста кристалла (4 — 6 мм/ч), пространственная^ ориентация, качество шихты (99.996 - 99.999 %), и представить прогноз категории качества кристалла. Эта система позволяет увеличить выход кристаллов, соответствующих выбранной категории качества, на 20 %.

22. Создан интегрированный электронный портал, поддерживающий возможность адаптивных технологий выращивания монокристалла сапфира, на котором потенциальный заказчик и пользователь может ознакомиться с программным обеспечением и рекомендациями по выбору режимов роста и обработки кристалла для получения изделий из сапфира высокого качества.

23. Разработан алгоритм, реализованный в виде программного модуля для расчета режимов плоского шлифования монокристаллов сапфира. Разработан алгоритм, на основе которого создана экспертная система, помогающая при выборе

130 режимов шлифования монокристаллов сапфира и представляющая прогноз класса шероховатости поверхности кристалла для улучшения характеристик приповерхностного слоя материала на 15 %.

1. В.А. Галкин, М.А. Забудько Аналитические и численные решения нелинейных уравнений теплопроводности и кинетических уравнений для моделирования кристаллизации // Математическое моделирование. — 2001. Т. 13, № 12. — С. 46-54.

2. Любов Б.Я. Теория кристаллизации в больших объемах. -М. : Наука, 1975.- 420 с.

3. Вильке К.-Т. Выращивания кристаллов. Л. : Недра, 1977. - 600 с.

4. Таиров Ю.М., Цветков В.Ф. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов: учеб. для вузов. 3-е изд. - СПб. : Лань, 2002. — 424 с.

5. Лодиз Р., Паркер Р. Рост монокристаллов. — М. : Мир, 1974. 540 с.

6. Бакли Г. Рост кристаллов. М. : Изд. иностр. лит, 1954. - 407 с.

7. Кузнецов В.Д. Кристаллы и кристаллизация. — М. : Госгеолтехиздат, 1954. -411 с.

8. Добровинская Е.Р., Литвинов Л.А., Пищик В.В. Монокристаллы корунда.- Киев : Наукова Думка, 1994. 256 с.

9. Dobrovinskaya Е., Lytvynov L., Pishchik V. Sapphire & other corundum crystals. Institute for Single Crystals. -Kharkiv, 2002. 294 p.

10. Монастырский В.П., Логунов A.B. Об управлении процессом направленной кристаллизации //Физика и химия обработки материалов. 1984. - № 4. - С. 60-66.

11. Пищик В.В., Бирман Б.И. и др. О механизме возникновения пор в монокристаллах корунда // Монокристаллы и техника: Сб. науч. тр. 1971. - Вып.5. - С. 26-35.

12. Добровинская Е.Р., Литвинов Л.А., Пищик В.В. Энциклопедия сапфира. — Харьков : НТК «Институт монокристаллов», 2004. 508 с.

13. Стефанович В.А. Разработка и исследование технологии получения лейко-сапфира для электронной техники: дис. . канд. техн. наук. Таганрог, 2009. - 164 с.

14. Антонов П.И., Крымов В.М., Носов Ю.Г., Шульпина И.Л. Выращивание ба-зисноограненных ленточных кристаллов лейкосапфира и изучение их дислокационной структуры // Известия АН. Сер. Физ. 2004. - Т. 68, № 6. - С. 777-783.

15. Танеев И.Г., Казуров Б.К., Караульник Э.Н; Механизмы и кинетика кристаллизации: Минск, 1969; - С. 399-407.

16. Багдасаров Х.С., Горяинов Л.А. Физические нематематические модели процессов теплопереноса в установках для получения монокристаллов по методу горизонтальной направленной кристаллизации // Физика и химия обработки материалов.- 1981. № 5. - С.:22-27.

17. Багдасаров Х.С., Горяинов Л.А. Развитие горизонтальной направленной кристаллизации тугоплавких диэлектрических материалов // Инженерно-физический журнал. 1998. — Т. 71, № 2. - С. 248-253. . •

18. Горяинов Л.А. Математическое моделирование процесса выращивания монокристаллов из расплава// Физика и химия обработки материалов. 1996. - № 5:. -С. 128-134.

19. Сергеев С.А., Спиридонов Ф.Ф. Влияние величины зоны прогрева на кристаллизацию расплава // Математическое моделирование. — 2003. — Т. 15, №7. С.з-ю. ■

20. Добровинская Е.Р., Пищик В .В1 Связь структурного совершенства; монокристаллов корунда с механизмом их формирования // Кристаллография. — 1988. Т. 33, .V« 4. С. 1000 1005.

21. Мармер Э.Н. Материалы для высокотемпературных вакуумных установок. М. : ФИЗМАТЛИТ, 2007: - 152 с.

22. Бодячевский С.В., Лингарт Ю.К., Петров В.А. О температурных полях при выращивании лейкосапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации // Физика и химия обработки материалов. 1984. - № 1. - С. 24-26.

23. Багдасаров Х.С. Высокотемпературная кристаллизация из расплава. М. : Физматлит, 2004. - 160с.

24. Александров В.И., Осико В.В., Татаринцев В.В. Плавление тугоплавких диэлектрических материалов высокочастотным нагревом // Приборы и техника эксперимента. 1970. - Т.5. - С. 222-225.

25. Классен-Неклюдова М.В., Багдасаров Х.С. Рубин и сапфир. М. : Наука, 1974.-408 с.

26. Лебедев Г.А., Малюков С.П., Чередниченко Д.И. Исследование модели жидкофазной рекристаллизации слоя поликремния на сапфировой подложке // Кристаллография. 2009. - Т. 54, № 3. - С. 553-558.

27. Коздоба Л.А. Вычислительная теплофизика. Киев : Наукова Думка, 1992. - 224 с.

28. Багдасаров Х.С., Горяинов Л.А. Тепло- и массоперенос при выращивании монокристаллов направленной кристаллизацией.- М. : ФИЗМАТЛИТ, 2007. 224 с.

29. Дешко В.И., Карвацкий А.Я., Лохманец Ю.В. Радиационный-кондуктивный теплообмен при росте полупрозрачных кристаллов из расплава // Математическое моделирование. - 2008. - № 2 (19). - С. 39-43.

30. Brandon S., Derby J.J. Internal radiative transport in the vertical Bridgman growth of semitransparent crystals // Journal of Crystal Growth. 1991. Vol. 110, № 3. -P. 481-500.

31. Нелина С.Н. Разработка и исследование технологии изготовления элементов электронной техники на основе монокристаллического сапфира : дис. . канд. техн. наук. Таганрог, 2010. — 156 с.

32. Абгарян A.A. Моделирование температурных и термоупругих полей в сапфире в трехмерных криволинейных координатах // Математическое моделирование. 2001. - Т. 13, № 8. - С. 20-34.

33. Штукенберг А.Г., Пунин Ю.О. Оптические аномалии в кристаллах. СПб. : Наука, 2004. - 280 с.

34. Инденбом B.JI. К теории образования напряжений и дислокаций при росте кристаллов // Кристаллография. 1964. Т. 9, № 1. - С. 74-83.

35. Инденбом B.JI. Напряжения и дислокации при росте кристаллов // Изв. АН СССР. Серия Физическая. 1973. - T. XXXVII, №11. - С. 2258 -2267.

36. Белая А.И. Добровинская Е.Р., Литвинов JI.A.,Пищик В.В. О возможности управления примесной неоднородностью в монокристаллах корунда // Кристаллография. 1981. - Т. 26. - С. 164.

37. Ландау А.И. Влияние диффузии примесей в расплаве на их распределение в кристалле при направленной кристаллизации. // Рост кристаллов: сб. науч. тр. — M., 1957.-Т.1.-С.74-84. '

38. Антонов П.И., Бахолдин С.И., Куандыков Л.Л., Лингарт Ю.К. Явление скачков теплового поля при кристаллизации монокристаллических лент сапфира по способу Степанова и методом ГНК // Кристаллография. 2004. - Т. 49, № 2. -С. 300-309.

39. Бессонова Т.С., Самсонов А.Л., Аввакумова Л.А., Бодячевский C.B., Шалфеев Е.Г. Управление вакансионной структурой кристаллов корунда, выращиваемых из расплава в присутствии графита // Неорганические материалы. 1990. — Т. 26, № 12.-С. 2531-2532.

40. Попов В.Н., Цивинская Ю.С., Кох А.Е. Исследование технологии выращивания кристалла в неоднородно разогретом тигле // Математическое моделирование. 2005. - Т. 17, № 5. - С. 77-84:

41. Марченко М.П., Фрязинов И.В. Математическая модель и численная реализация процесса гранного роста кристалла // Кристаллография. — 2005. — Т. 50, № 6.-С. 1114-1122.

42. Ханнанов Ш.Х., Никаноров С.П., Бахолдин С.И. Модель идеальной релаксации термоупругих напряжений при выращивании монокристаллов. Физика твердого тела, том 45, вып. 6, 2003. С. 1020 1023.

43. Инденбом, B.JL, Томилевский Г.Н. Измерение внутренних напряжений в кристаллах синтетического корунда // Кристаллография. 1957. - Т. 1. - С 593599.

44. Инденбом В.Л., Освенский В.Б. Теоретические и экспериментальные исследования возникновения напряжений и дислокаций при росте кристаллов // Рост кристаллов: сб. науч. тр. — Москва, 1980. — Т.13. — С. 240-260.

45. Бочкин О.И., Брук В.А., Никифорова-Денисова С.Н. Механическая обработка полупроводниковых материалов. 2-е изд. - М. : Высшая школа, 1977. - 152 с.

46. Резникова А.Н. Абразивная и алмазная обработка материалов. М. : Машиностроение, 1977.-391 с.

47. Аникин A.B., Сагателян Г.Р., Хохлов А.И. Шлифование пластин сапфира диаметром 100 мм // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники: тезисы докл. Междунар. конф. Дивноморское, 2004. - С. 93-96.

48. Кольцова Э.М., Шилов Н.И., Василенко В.А. Алгоритмическое и программное обеспечение для процессов массовой кристаллизации из растворов // Программные продукты и системы. — 1997. — № 1. — С. 37-43.

49. Девятых Г.Г., Ковалев И.Д., Крылов В.А. Информационно-расчетная система «Высокочистые вещества и материалы» // Материалы электронной техники. -1998.-№ 3-С. 44-51.58. http://nitec.n-sk.rU/pdf/A.09.Q.doc (дата обращения: 03.04.2011).

50. Ньи Ньи Шейн. Система управления для размерного микрошлифования изделий из сверхтвердых и хрупких материалов // Микроэлектроника и информатика: тезисы докл. Всерос. конф-Москва, 2007. — С. 261.

51. Чернышев Ю.О., Иванян А.Ю. Программная поддержка расчетов и оптимизации режимов резания // Известия ТРТУ. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». 2004. - №3. - С. 137-140.

52. Иванян А.Ю. Исследование и оптимизация основных показателей систем механической обработки // Известия ТРТУ. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». 2004. - №3. - С. 288-289.

53. Майоров B.C. Система поддержки принятия решений для задачи выбора оптимальных режимов лазерной закалки // Физика и химия обработки материалов.- 2001. №2. - С. 91-94.

54. Суслов А.Г., Бишутин С.Г., Медведев Д.М. Автоматизация расчета нормальной контактной жесткости стыков плоских поверхностей шлифованных деталей // Вестник Брянского государственного технического университета 2006. №213710..-С. 135-139.

55. Петров В.Н. Информационные системы. СПб. : Питер, 2002. - 688 с.

56. Емельянова Н.З., Партыка T.JL, Попов И.И. Проектирование информационных систем : учеб. пособие. М. : ФОРУМ, 2009. - 432 с.

57. Кузнецов H.A., Кульба В.В., Ковалевский С.С., Косяченко С.А. Методы анализа и синтеза модульных информационно-управляющих систем. М. : ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 800 с.

58. Соколов Ю.А. Автоматизация процесса литья изделий с направленной и монокристаллической структурой // Приборы и системы. Управление, контроль диагностика. 2003. - № 4. - С.27 -28.

59. Бузановский В.А. Принципы синтеза информационно-измерительных систем состава и свойств веществ // Информационные технологии. — 2008. № 12. - С. 58-62.

60. Рудакова И.В., Русинов Л.А., Ремизова O.A. Использование метода главных компонент в алгоритмах обнаружения нарушений в ходе технологических нарушений // Информационные технологии. 2006. - № 11. - С. 62-65.

61. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. М. : Наука, 1986.-288 с.

62. Клунникова Ю.В. Системы для контроля качества монокристалла сапфира // Материалы Всерос. смотра-конкурса. Новочеркасск, 2005. - С. 253-255.

63. Малкжов С.П., Лапшина И.В., Клунникова Ю.В. Управление процессом выращивания монокристаллов лейкосапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации // Материалы Всерос. смотра-конкурса. Новочеркасск, 2007. -С. 77-78.

64. Малкжов С.П., Лапшина И.В., Клунникова Ю.В. Информационная система получения монокристаллов лейкосапфира // Тезисы докл. Междунар. конф. Казань, 2007. -Т. 3. - С. 128-131.

65. Малкжов С.П., Клунникова Ю.В. Системы поддержки принятия решения для процесса получения монокристаллов лейкосапфира // Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления: тезисы докл. Всерос. конф. Таганрог, 2008.-Т.1. - С. 156-157.

66. Усенко O.A., Клунникова Ю.В. Разработка информационно-диагностической системы для обнаружения неисправностей в сложных технических системах // Современные техника и технологии: труды Междунар. конф. — Томск, 2005. Т.2 - С. 162-164.

67. Клунникова Ю.В. Модель влияния параметров технологического процесса получения сапфира на качество кристаллов // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». 2010. - №7. - С. 198-203.

68. Малюков С.П., Клунникова Ю.В: Система выбора.режимов механической обработки монокристаллов лейкосапфира // Неделя науки: сб. тезисов. Таганрог, 2008. - Т.2.-С.129-131.

69. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Разработка экспертной системы в области получения монокристаллов лейкосапфира // Микроэлектроника и информатика: тезисы докл. Всерос. конф. М., 2008. - С. 173.

70. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Расплывчатая модель контроля качества монокристаллов лейкосапфира" // Интеллектуальным системы и информационные технологии: труды конгресса. — М.: Физматлит, 2009. С. 533-535.

71. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Программа-расчета и выбора параметров роста монокристаллов лейкосапфира // Св. об офиц. per. прогр. для ЭВМ № 2008612944. 2008.

72. Гаскаров Д.В. Интеллектуальные информационные системы : учеб. для вузов. М. : Высш. шк., 2003. - 431 с.

73. Смолин Д.В. Введение в искусственный интеллект: конспект лекций. 2-е изд., перераб. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 264 с.

74. Рогозов Ю.И., Стукотий Л.Н., Свиридов A.C. Моделирование систем : учеб. пособие. Таганрог : ТРТУ, 2004. - 120 с.

75. Рогозов Ю.И. Концепция построения модели предприятия // Известия ТРТУ. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». 2004. - № 3. - С. 101— 106.

76. Рогозов Ю.И. Функциональная структура информационной системы управления предприятием // Известия ТРТУ. 2000. - № 1. - С. 84-86.

77. Бобнев C.B., Рогозов Ю.И. Функционально-ориентированная модель предприятия // Известия ТРТУ. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». — 2006.-№8.-С. 163-168:

78. Бобнев C.B., Рогозов Ю.И. Методика построения функционально-ориентированной модели организационной структуры предприятиями его информационного заполнения // Телекоммуникации. 2006. - № 7. - С. 13-20.

79. Кодачигов В.И., Бобнев C.B., Рогозов Ю.И. Методика построения и оптимизации модели организационной структуры! предприятия // Интеллектуальные системы: труды международной научно-технической", конференции. М.: Физмат-лит, 2006. - Т. 2. - С. 208-214.

80. Малюков С.П., Стефанович В.А., Лебедев Г.А. Метод оптимизации управления технологическим процессом выращивания кристаллов лейкосапфира // Известия ТРТУ. 2006. - № 5. - С. 210-214.

81. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М. : Наука, 1971.-430 с.

82. Бродский В.З. Введение в факторное планирование эксперимента. М. : Наука, 1976.- 180 с.

83. Ли Т.Г., Адаме Г.Э., Гейнз У.М. Управление процессами^ помощью ЭВМ. Моделирование и оптимизация. М. : Советское радио, 1972. - 408 с.

84. Багдасаров Х.С., Горяинов Л.А, Белых И.Г. Экспериментальное исследование тепловых режимов установок для выращивания тугоплавких монокристаллов по методу горизонтальной направленной кристаллизации // Физ. и химия обработки матер. 1980. -№ 4. С. 63-67.

85. Саутин С.Н., Пунин А.Е. Мир компьютеров и химическая технология. -Л.1401. Химия, 1991.- 128 с.

86. Медянцев Д.В. Построение модели химико-технологического процесса // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2005. - № 7. - С. 24-26.

87. Долгов Ю.А., Долгов А.Ю. Математическая модель технологического процесса по выборкам, малого объема // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2004. — № 4. — С. 46^49.

88. Кривенко О.В. Типовые методы оценки контролируемых показателей при решении задач управления // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2003. - № 11. - С. 50-54.

89. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Моделирование процесса выращивания монокристаллов лейкосапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации // Деп. в ВИНИТИ № 2-В2007. 2007.

90. Малюков С.П., Нелина С.Н. Снижение количества дефектов в монокристаллах сапфира за счет стабилизации градиента температуры теплового поля //Труды Междунар. конф. — Таганрог, 2006. С.82-84.

91. Малюков С.П., Стефанович В.А., Чередниченко Д.И. Исследование модели самосогласованного ■ роста монокристаллов методом горизонтальной направленной кристаллизации-// Известия ВУЗов: Электроника: 2007. - № 2. - С. 3-9.

92. Малюков С.П., Стефанович В.А., Чередниченко Д.И. Релаксация пузырей в расплаве лейкосапфира при получении, кристаллов методом горизонтальной'направленной кристаллизации // Кристаллография: — 2007. Т. 52, № 6. - С. 1137— 1140.

93. Гегузин Я.Е., Дзюба A.C., Кононенко Н.В. Роль открытых включений переохлажденного расплава в формировании газовых пузырей в тылу фронта кристаллизации // Кристаллография. 1981. - Т. 26. - С. 571.

94. Малюков С.П., Нелина С.Н., Клунникова Ю.В. Методы оптимизации технологического процесса получения монокристаллов лейкосапфира // Известия ЮФУ. Технические науки. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». -2010.-№7.-С. 210-216.

95. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Разработка программы расчета и оптимизации режимов роста монокристаллов сапфира // Интеллектуальные системы и информационные технологии: труды конгресса. — М.: Физматлит, 2010. — С. 306-308.

96. Иванов JI.H., Мезенцев Ю.А. Методы оптимизации расписаний параллельных обслуживающих систем;// Программные продукты и системы. 2008. - №■ 11.-е. 72-74.

97. Мезенцев Ю.А. Оптимизация расписаний параллельно-последовательных систем в календарном планировании // Информационные технологии. 2009: - № 6.-С. 35-41. :

98. Сскаев В.Г. Использование алгоритмов комбинирования эвристик при построении оптимальных расписаний // Информационные технологии. --2009: № 10.-С. 61-64.

99. Мезенцев IO.A. Оптимизация расписаний- параллельных динамических систем в календарном планировании // Информационные технологии. 2008. — №2.-С. 16-23.

100. Лебедев Г.А., Малюков С.П., Стефанович В.А., Чередниченко Д.И. Тепло-физические: процессы при получении кристаллов лейкосапфира методом горизонтальной; направленной кристаллизации// Кристаллография.—2008. Т. 53, №2.— С. 356-360.

101. Малюков С.П., Куликова И.В., Нелина С.Н., Клунникова Ю.В. Численное моделирование роста кристаллов сапфира методом' ГНК' // Информационные технологии, системный; анализ и* управление: тезисы докл. Всерос. конф.- Таганрог, 2010.-С. 155-156.

102. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М. : Высшая школа, 1967. - 600 с.

103. Першин И.М. Анализ и синтез систем с распределенными параметрами. — Пятигорск, 2007. 244 с.

104. Малюков С.П., Клунникова Ю.В. Программа расчета распределения температуры в процессе роста монокристаллов сапфира методом горизонтальной направленной кристаллизации // Св. об офиц. per. прогр. для ЭВМ № 2011612757. 2011.

105. Розенберг O.A., Сохань C.B., Залога В.А., Криворучко Д.В., Дегтярев И.М. О выборе параметров сборных компонентов подвижного соединения эндопротеза тазобедренного сустава // Bíchhk СумДУ. Cepk "TexÍ4HÍ науки". 2009. — № 4. — С. 156-169.

106. Розин JI.A. Задачи теории термоупругости и численные методы их решения. СПб. : СПбГТУ, 1998. - 532 с.

107. Денисов A.B., Крымов В.М., Пунин Ю.О. Исследование оптических аномалий и остаточных напряжений в базисноограненных ленточных кристаллах сапфира, выращенных методом Степанова // Физика твердого тела. 2007. - Т. 49, №1. З.-С. 454-459.

108. Бритвин A.A. Моделирование процессов механической обработки пластин полупроводниковых и диэлектрических материалов свободным абразивом: Авто-реф. дис. канд. техн. наук. — Москва, 2007 28 с.

109. Карбань В.И., Борзаков Ю.И. Обработка монокристаллов в микроэлектронике. М. : Радио и связь, 1988. - 104 с.

110. Evans A.G., Wilshau T.R. Gaussi-Static Particle Damage in Brittle Solids: Observations, Analysis and Implications // Acta Met. 1976. - Vol. 24, № 10. - P. 936956.

111. Kirchner H.P., Ragosta J. A. Relation of Load to Radial Crack Length for Spherical Indentations in Hot-Pressed ZnS // Amer. Ceram. Soc. 1983. - Vol. 66, № 4. - P. 293-296.

112. Райхельс Е.И., Ром M.А. Влияние параметров абразивной обработки на степень искаженности поверхностного слоя монокристаллов // Физика и химия обработки материалов. 1980. — № 2. — С. 96-98.

113. Аникин А.В., Литвинов Ю.М. Рентгеновская диагностика структуры ,и глубины повреждений в механически обработанных пластинах сапфира // Известия вузов. Электроника. 2006. - № 6. - С. 89-90.

114. Арендаренко А.А., Голодаева Н.Л., Литвинов Ю.М., Цыпленков И.Н. Глубина и структура повреждений в пластинах GaP, полученных методом многопроволочной резки // Известия вузов. Электроника. 2005. - № 2. - С. 32-35.

115. Соловей В.В., Литвинов Ю.М. Диагностика субмикронных приповерхностных повреждений в пластинах кремния после двухстороннего химико-механического полирования // Известия вузов. Электроника. 2005. - № 6. - С. 32-35.

116. Соловей В.В., Литвинов Ю.М., Хохлов А.И:, Яковлев С.П. Процесс двухстороннего химико-механического полирования пластин- кремния // Известия вузов. Электроника. 2004. - № 6. - С. 26-30.

117. Проектирование и реализация баз данных Microsoft SQL Server 2000. Учебный курс MCAD/MCSE, MCDBА/Пер. с англ. Mé : Русская редакция, 2003. -512 с.

118. Полякова Л.Н. Создание иерархической структуры данных в среде MS SQL Server // Программные продукты и системы. 2001. - № 2. - С. 5-9.

119. Вигерс Карл Разработка требований к программному обеспечению/ Пер. с англ. М. : Русская Редакция, 2004. - 576 с.

120. Никифорова-Денисова С.Н. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники : учеб. пособие. -М. : Высш. шк., 1989. 95 с.1. USED AT:-J