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Next Generation Multiphysical Models for Crystal Growth Processes

Descripción del proyecto

Modelos mejorados para procesos de crecimiento de cristales

Los materiales cristalinos han sustentado el progreso tecnológico, desde los primeros transistores hasta los ordenadores cuánticos. Con todo, los procesos de crecimiento de cristales siguen revistiendo una gran complejidad, ya que involucran varios fenómenos físicos. La falta de mediciones directas en los entornos de crecimiento de cristales limita la precisión de los modelos teóricos subyacentes. Por lo tanto, los métodos experimentales de ensayo y error acaparan aún los procesos de crecimiento de cristales. Esto podría cambiar en el futuro gracias al trabajo del proyecto financiado con fondos europeos NEMOCRYS. El objetivo de NEMOCRYS es desarrollar una nueva plataforma experimental («MultiValidator») que incluirá una instalación única de crecimiento de cristales para materiales modelo. Se espera que estos nuevos modelos multifísicos cambien el paradigma de observación, descripción y desarrollo de procesos de crecimiento de cristales y sistemas multifísicos complejos similares.

Objetivo

Crystalline materials are indispensable for the contemporary world and silicon crystals in particular have enabled the technological progress from first transistors to quantum computers. Such crystals are produced in high-temperature processes with a permanent demand to improve both material quality and efficiency of mass production. The high complexity of the growth processes involving various physical phenomena from electromagnetism to fluid dynamics as well as the limited possibilities of direct measurements make process optimization very challenging. Numerical simulation is often used, but due to limited accuracy of the models, experimental trial-and-error still dominates in practice as I have directly experienced while developing crystal growth methods both on research and industrial scales for more than a decade. There is a series of fundamental assumptions in multiphysical models that have been used for many crystal growth processes of various materials but have never been thoroughly validated. I propose to build a general experimental platform (MultiValidator) to address these challenges and, for the first time, to consider the complete physical complexity of a real growth process. A unique crystal growth setup will be developed for a model material (e.g. Ga) to enable low working temperatures, relaxed vacuum-sealing requirements and easy experimental access for various measurement techniques simultaneously (e.g. flow velocity and thermal stress fields). In this way, a new level of physical understanding and a new generation of multiphysical models for crystal growth processes will be established. The following paradigm change in the way how we observe, describe and develop crystal growth processes and similar complex multiphysical systems will minimize the necessary experimental cycles and open new horizons for a scientific analysis as well as for smart process control, for example, within the Industry 4.0 initiative.

Régimen de financiación

ERC-STG - Starting Grant

Institución de acogida

FORSCHUNGSVERBUND BERLIN EV
Aportación neta de la UEn
€ 1 499 375,00
Dirección
RUDOWER CHAUSSEE 17
12489 Berlin
Alemania

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Región
Berlin Berlin Berlin
Tipo de actividad
Research Organisations
Enlaces
Coste total
€ 1 499 375,00

Beneficiarios (1)