Descrizione del progetto
Modelli migliorati per i processi di crescita dei cristalli
I cristalli hanno sostenuto il progresso tecnologico, dai primi transistor ai computer quantici. I processi di crescita dei cristalli, però, sono ancora molto complessi, in quanto coinvolgono vari fenomeni fisici. La mancanza di misurazioni dirette all’interno degli ambienti di crescita dei cristalli limita la precisione dei modelli teorici sottostanti. Di conseguenza, gli approcci sperimentali per tentativi ed errori dominano ancora lo sviluppo di tali processi. In futuro, la situazione potrebbe cambiare grazie al lavoro che sarà condotto nell’ambito del progetto NEMOCRYS, finanziato dall’UE. NEMOCRYS si dedica allo sviluppo di una nuova piattaforma sperimentale («MultiValidator») che includerà una struttura unica per la coltivazione di cristalli per materiali modello. Questi nuovi modelli multifisici dovrebbero cambiare il paradigma di osservazione, descrizione e sviluppo dei processi di crescita dei cristalli e dei sistemi multifisici complessi simili.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
12489 Berlin
Germania