mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2015-2-118-126mateltech-168Research ArticleМоделирование процессов и материаловMODELING OF PROCESSES AND MATERIALSАНАЛИЗ ПРИЧИН НЕОДНОРОДНОСТИ ТЕЛЛУРА В КРИСТАЛЛЕ АНТИМОНИДА ГАЛЛИЯ, ВЫРАЩЕННОМ В КОСМИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕAnalysis of the Origins of Tellurium Inhomogeneity in the Gallium Antimonide Crystal Grown in the Space ExperimentПростомолотовА. И.ProstomolotovA. I.

ведущий научный сотрудник, доктор техн. наук,

просп. Вернадского, д. 101, корп. 1, Москва, 119526

Leading Researcher, Dr. Sci. (Eng.),

101 block 1, Prospekt Vernadskogo, Moscow 119526

prosto@ipmnet.ruВерезубН. А.VerezubN. A.

старший научный сотрудник, канд. физ.−мат. наук,

просп. Вернадского, д. 101, корп. 1, Москва, 119526

Senior Researcher, Cand. Sci. (Phys.−Math.),

101 block 1, Prospekt Vernadskogo, Moscow 119526

verezub@ipmnet.ruВолошинА. Э.VoloshinA. E.

заведующий лабораторией, доктор физ.−мат. наук,

Ленинский просп., д. 59, Москва, 119333

Header of Laboratory, Dr. Sci. (Phys.−Math.),

59 Leninskii Prospekt, Moscow, 119333

labsol@yandex.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского Российской академии наукРоссияInstitute for Problems in Mechanics (IPMech) of Russian Academy of SciencesRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова Российской академии наукРоссияA.V. Shubnikov Institute of Crystallography Russian Academy of SciencesRussian Federation201504062016182118126Copyright © Простомолотов А.И., Верезуб Н.А., Волошин А.Э., 20162016Простомолотов А.И., Верезуб Н.А., Волошин А.Э.Prostomolotov A.I., Verezub N.A., Voloshin A.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/168

Исследовано структурное совершенство кристалла GaSb : Te, выращенного во время беспилотного китайского космического эксперимента. Методом количественной рентгеновской топографии показано высокое структурное совершенство этого кристалла, в большей его области, которая соответствовала кристаллизации округлого фронта. В то же время выявлены дефекты, связанные с образованием области роста грани через некоторое время после начала кристаллизации. Контроль параметров во время ростового процесса отсутствовал. Проведен анализ возможных факторов, повлиявших на особенности роста данного кристалла. Исследования выполнены с использованием двухмерной карты измеренных концентраций Te в кристалле и результатов математического моделирования ростового процесса.

Quantitative X−ray topography of GaSb : Te crystal, grown during unmanned Chinese space experiment has showed a high structural perfection in its greater area, which corresponds to the crystallization of a rounded interface. At the same time, the defects in the field of a face growth have been revealed after some time of the crystallization onset. The control of parameters during the growth process was absent. It was a reason for a reconstruction of the crystal growth history using a two−dimensional map of the measured Te concentrations in the crystal and mathematical modeling of the growth process, and taking into account the analysis of possible factors that influenced the growth crystal characteristics.

микрогравитациярост кристалловGaSb : Teметод Бриджменатепломассопереносконвекциячисленное моделированиераспределение примесиmicrogravitycrystal growthBridgman methodheat and mass transferconvectionnumerical simulationimpurity distributionРоссийский фонд фундаментальных исследованийReferencesМильвидский, М. Г. Выращивание монокристаллов полупроводников в космосе: результаты, проблемы, перспективы / М. Г. Мильвидский, Н. А. Верезуб, А. В. Картавых, Э. С. Копелиович, А. И. Простомолотов, В. В. Раков //Кристаллография. − 1997. − Т. 42, № 5. − С. 913—923.Milvidsky M. G., Verezub N. A., Kartavykh A. V., Kopeliovich E. S., Prostomolotov A. I., Rakov V. V. Growth of single crystals of semiconductors in space: Results, Problems and Prospects. Crystallography. 1997, vol. 42, no. 5, pp. 913—923. (In Russ.)Ge, P. Recrystallization of GaSb under microgravity during China returnable satellite No. 14 mission / P. Ge, T. Nishinaga, C. Huo, Z. Xu, J. He, M. Masaki, M. Washiyama, X. Xie, R. Xi // Microgravity Q. − 1993. − V. 3, N 2−4. − P. 161—165.Ge P., Nishinaga T., Huo C., Xu Z., He J., Masaki M., Washiyama M., Xie X., Xi R. Recrystallization of GaSb under microgravity during China returnable satellite No. 14 mission. Microgravity Q. 1993, vol. 3, no. 2−4, pp. 161—165.Voloshin, A. E. The distribution in space grown GaSb / A. E. Voloshin, T. Nishinaga, P. Ge, C. Huo // J. Cryst. Growth. − 2002. − V. 234, N 1. − P. 12—24.Voloshin A. E., Nishinaga T., Ge P., Huo C. Te distribution in space grown GaSb. J. Crystal Growth. 2002, vol. 234, no. 1, pp. 12—24. DOI: 10.1016/S0022−0248(01)01621−9Ansys CFD // Lisence of IPMech RAS, No 659778−23−Aug−2011.Ansys CFD // Lisence of IPMech RAS, No 659778−23−Aug−2011.Ge, P. Bridgman growth of GaSb crystal: Plan and ground based research / P. Ge, T. Nishinaga, C. Huo, W. Huang, T. Nakamura, J. He, Y. Yu // Proc. 46th Internat. Astronautical Congress. − Oslo (Norway), 1995. − P. 1—7.Ge P., Nishinaga T., Huo C. Huang W., Nakamura T., He J., Yu Y. Bridgman growth of GaSb crystal: Plan and ground based research. Proc. 46th International Astronautical Congress. Oslo (Norway), 1995. Pp. 1—7.Волошин, А. Э. Метод количественной оценки примесных неоднородностей в монокристаллах кремния на основе анализа плосковолновых рентгеновских топограмм / А. Э. Волошин, И. Л. Смольский // Кристаллография. − 1993. − Т. 38. − С. 12—23.Voloshin A. E., Smolsky I. L. Method for quantitative estimation of impurity inhomogeneities in silicon single crystals on the basis of analysis by X−ray plane−wave topograms. Crystallography. 1997, vol. 38, pp. 12—23. (In Russ.)Voloshin, A. E. Determination of quasiplastic strains in a crystalline plate based on a solution of the inverse problemof the theory of elasticity (one dimensional case) / A. E. Voloshin, I. L. Smolsky // Phys. status solidi (b). − 1995. − V. 192, N 1. − Р. 73—86.Voloshin A. E., Smolsky I. L. Determination of quasiplastic strains in a crystalline plate based on a solution of the inverse problemof the theory of elasticity (one dimensional case). Phys. St. Sol.(b). 1995, vol. 192, no. 1, pp. 73—86. DOI: 10.1002/pssb.2221920109Бабичев, А. П. Физические величины: cпр. / А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский, М. Е. Бродов, М. В. Быстров, Б. В. Виноградов, Л. И. Винокурова, Э. Б. Гельман, А. П. Геппе, И. С. Григорьев, К. Г. Гуртовой, В. С. Егоров, А. В. Елецкий, Л. К. Зарембо, В. Ю. Иванов, В. Л. Ивашинцева, В. В. Игнатьев, Р. М. Имамов, А. В. Инюшкин, Н. В. Кадобнова, И. И. Карасик, К. А. Кикоин, В. А. Криворучко, В. М. Кулаков, С. Д. Лазарев, Т. М. Лифшиц, Ю. Э. Любарский, С. В. Марин, И. А. Маслов, Е. З. Мейлихов, А. И. Мигачев, С. А. Миронов, А. Л. Мусатов, Ю. П. Никитин, Л. А. Новицкий, А. И. Обухов, В. И. Ожогин, Р. В. Писарев, Ю. В. Писаревский, В. С. Птускин, А. А. Радциг, В. П. Рудаков, Б. Д. Сумм, Р. А. Сюняев, М. Н. Хлопкин, И. Н. Хлюстиков, В. М. Черепанов, А. Г. Чертов, В. Г. Шапиро, В. М. Шустряков, С. С. Якимов, В. П. Яновский / под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. − М. : Энергатомоиздат, 1991. − 1232 с.Babichev A. P., Babushkina N. A., Bratkovskii A. M., Brodov M. E., Bystrov M. V., Vinogradov B. V., Vinokurova L. I., Gel’man E. B., Geppe A. P., Grigor’ev I. S., Gurtovoi K. G., Egorov V. S., Eletskii A. V., Zarembo L. K., Ivanov V. Yu., Ivashintseva V. L., Ignat’ev V. V., Imamov R. M., Inyushkin A. V., Kadobnova N. V., Karasik I. I., Kikoin K. A., Krivoruchko V. A., Kulakov V. M., Lazarev S. D., Lifshits T. M., Lyubarskii Yu. E., Marin S. V., Maslov I. A., Meilikhov E. Z., Migachev A. I., Mironov S. A., Musatov A. L., Nikitin Yu. P., Novitskii L. A., Obukhov A. I., Ozhogin V. I., Pisarev R. V., Pisarevskii Yu. V., Ptuskin V. S., Radtsig A. A., Rudakov V. P., Summ B. D., Syunyaev R. A., Khlopkin M. N., Khlyustikov I. N., Cherepanov V. M., Chertov A. G., Shapiro V. G., Shustryakov V. M., Yakimov S. S., Yanovskii V. P. Pod. red. I. S. Grigor’eva, E. Z. Meilikhova. Fizicheskie velichiny: Spr. [Physical quantities: B.R.] Moscow: Energoizdat, 1991. 1232 p. (In Russ.)Глазов, В. М. Жидкие полупроводники / В. М. Глазов, С. Н. Чижевская, Н. Н. Глаголева. − М.: Наука, 1967. − 224 с.Glazov V. M., Chizhevskaya S. N., Glagoleva N. N. Liquid semiconductors. Moscow: Nauka, 1967. 224 p. (In Russ.)Prostomolotov, A. I. Simplified numerical approach for estimation of effective segregation coefficient at the melt/crystal interface / A. I. Prostomolotov, N. A. Verezub, A. E. Voloshin // J. Cryst. Growth. − 2014. − V. 401, N. 1. − P. 111—115.Prostomolotov A. I., Verezub N. A., Voloshin A. E. Simplified numerical approach for estimation of effective segregation coefficient at the melt/crystal interface. J. Crystal Growth. 2014, vol. 401, no. 1, pp. 111—115. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2014.02.029Duffar, T. Crucible de−wetting during Bridgman growth in microgravity. II. Smooth crucibles / T. Duffar, P. Boiton, P. Dussere, J. Abadie // J. Cryst. Growth. − 1997. − V. 179, N 3−4. − P. 397—409.Duffar T., Boiton P., Dussere P., Abadie J. Crucible de−wetting during Bridgman growth in microgravity. II. Smooth crucibles. J. Crystal Growth. 1997, vol. 179, no. 3−4, pp. 397—409. DOI: 10.1016/S0022−0248(97)00178−4van Run, A. M. J. G. Computation of striated impurity distributions in melt−grown crystals, taking account of periodic remelt / A. M. J. G. van Run // J. Cryst. Growth. − 1979. − V. 47, N 5−6. − P. 680—692.van Run A. M. J. G. Computation of striated impurity distributions in melt−grown crystals, taking account of periodic remelt. J. Crystal Growth. 1979, vol. 47, no. 5−6, pp. 680—692. DOI: 10.1016/0022−0248(79)90012−5Мюллер, Г. Выращивание кристаллов из расплава / Г. Мюллер. − М. : Мир, 1991. − 143 с.Müller G. Convection and inhomogeneities in crystal growth from the melt. Crystals. 1988, vol. 12, pp. 1—136. DOI: 10.1007/978−3−642−73208−9_1Jung, T. Amplitude of doping striation: comparison of numerical calculation and analytical approaches / T. Jung, G. Muller // J. Cryst. Growth. − 1997. − V. 171, N. 3−4. − P. 373—379.Jung T., Muller G. Amplitude of doping striation: comparison of numerical calculation and analytical approaches. J. Crystal Growth. 1997, vol. 171, no. 3−4, pp. 373—379. DOI: 10.1016/S0022−0248(96)00704−XHaddad, F. Z. Analysis of the unsteady segregation in crystal growth from a melt I. Fluctuating interface velocity / F. Z. Haddad, J. P. Garandet, D. Henry, Ben Hadid H. // J. Cryst. Growth. − 1999. − V. 204, N 1−2. − P. 213—223.Haddad F. Z., Garandet J. P., Henry D., Ben Hadid H. Analysis of the unsteady segregation in crystal growth from a melt I. Fluctuating interface velocity. J. Crystal Growth. 1999, vol. 204, no. 1−2, pp. 213—223. DOI: 10.1016/S0022−0248(99)00093−7Воронков, В. В. Переохлаждение на грани, возникающей на округлом фронте кристаллизации / В. В. Воронков // Кристаллография. − 1972. − Т. 17. − С. 909—917.Voronkov V. V. Overcooling on the edge appearing on rounded crystallization front. Crystallography. 1972, vol. 17, pp. 909—917. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.