Opis projektu
Ulepszone modele procesów wzrostu kryształów
Materiały krystaliczne odegrały kluczową rolę w powstaniu wielu nowych technologii – od pierwszych tranzystorów po komputery kwantowe. Procesy wzrostu kryształów są jednak nadal bardzo skomplikowane, ponieważ obejmują wiele różnych zjawisk fizycznych. Brak bezpośrednich pomiarów w środowisku wzrostu kryształów ogranicza dokładność podstawowych modeli teoretycznych. W efekcie wzrost kryształów nadal prowadzony jest w dużej mierze metodą prób i błędów. W przyszłości może się to zmienić dzięki pracom, które będą prowadzone w ramach finansowanego przez UE projektu NEMOCRYS. NEMOCRYS ma na celu opracowanie nowej platformy eksperymentalnej („MultiValidator”), w której skład wejdzie jedyne w swoim rodzaju urządzenie do wzrostu kryształów z materiałów modelowych. Te nowe modele obejmujące wiele procesów fizycznych mają zmienić paradygmat obserwacji, opisu i rozwoju technik wzrostu kryształów i podobnych złożonych układów wielofizycznych.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
12489 Berlin
Niemcy