НЕОРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, 2004, том 40, № 3, с. 380-384
УДК 548.30+546.0+541.123.2+541.123.3:621315.592:681.142
СИСТЕМА БАЗ ДАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНИКИ
В СЕТИ ИНТЕРНЕТ
© 2004 г. Н. Н. Киселева, И. В. Прокошев, В. Ä. Дударев, В. В. Хорбенко, И. Н. Белокурова, В. В. Подбельский, В. С. Земсков
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук, Москва
Поступила в редакцию 30.06.2003 г.
Разработана система баз данных по материалам для электроники, включающая базу данных по фазовым диаграммам систем с полупроводниковыми фазами ("Диаграмма") и базу данных по веществам с особыми акустооптическими, электрооптическими и нелинейно-оптическими свойствами ("Кристалл"). Система баз данных по свойствам материалов для электроники доступна в сети Интернет по адресу http://phase.imet.ac.ru. Обсуждена технология интеграции разнородных баз данных по веществам и материалам и возможности использования систем баз данных специалистами в области неорганической химии и материаловедения.
ВВЕДЕНИЕ
Прогресс электроники как наиболее динамически развивающейся отрасли высоких технологий в значительной степени обусловлен использованием новых материалов. В связи с этим важное значение имеет решение проблемы обмена информацией между разработчиками и потребителями материалов для электроники. Традиционная система публикации результатов научных разработок (статья, монография, справочник) не приемлема в развивающейся высокими темпами электронике, элементная база которой обновляется каждые полтора-два года. Существенным фактором, усложняющим поиск необходимой для специалистов информации, является разбросанность данных по многочисленным литературным источникам разного профиля. Современная информационная система для научных работников и инженеров, использующих материалы для электроники, должна обеспечивать оперативность обновления данных, их достоверность и полноту, а также возможность доступа к информации из глобальной сети Интернет. Именно эти принципы положены в основу разработанной в ИМЕТ РАН систем баз данных (БД) по материалам для электроники.
БД ПО СВОЙСТВАМ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНИКИ
Разработка БД по свойствам неорганических веществ и материалов ведется во всех промыш-ленно развитых странах [1-18]. Немалые затраты на создание информационных систем многократно окупаются за счет уменьшения времени на поиск и систематизацию информации, а также за счет сокращения необоснованного дублирования работ. Рост количества БД, наблюдаемый в по-
следние годы, обусловлен также разработкой мощных и удобных в применении систем управления базами данных (СУБД) и высокопроизводительных компьютеров. В таблице дан перечень некоторых БД, близких по тематике к базам данных ИМЕТ РАН.
СИСТЕМА БД ПО МАТЕРИАЛАМ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНИКИ ИМЕТ РАН
Одной из тенденций при разработке информационных систем является интеграция существующих БД в единую информационную систему. Возможно полное объединение существующих ресурсов, когда комплекс БД выступает как единая информационная система для пользователей, операторов и администраторов. Преимуществами такого варианта является сокращение затрат на эксплуатацию БД и уменьшение дублирования информации. Однако, как правило, БД по веществам и материалам разрабатываются в разных организациях и даже в разных странах (см. таблицу). Полная интеграция таких систем невозможна из-за разного уровня качества данных, хранящихся в различных БД, и связана с организационными трудностями, так как большинство информационных систем используются в коммерческих целях или открыты для доступа пользователей только определенных стран или организаций. В этом случае целесообразна интеграция БД на основе гиперссылок и/или использования специальных справочных БД, содержащих перечни свойств и веществ, хранящихся в разных информационных системах. Справочная БД выполняет функцию диспетчера и санкционирует доступ к определенным частям информации разных информационных систем. Такой путь "виртуально-
Базы данных по свойствам неорганических материалов, используемых в электронике
Название БД Организация (страна) Предметная область Источник
Inorganic Crystal FIZ (ФРГ), National Institute Кристаллические структуры [1]
Structure Database (ICSD) of Standards and Technology (NIST) (США) неорганических соединений
CRYSTMET National Research Council (Канада) Кристаллические структуры интерметаллических соединений [2]
Crystal Data (CD) NIST (США) Кристаллические структуры неорганических соединений [3]
Electron Diffraction Database (EDD) NIST, Sandia Nat. Lab. (США) Рентгенограммы порошка, кристаллографические данные, сведения по дифракции электронов [4]
БД по структурным Институт низких темпера- Структурные фазовые переходы [5]
фазовым переходам тур и структурных исследований (Польша) в кристаллах
Pauling File on Japan Science and Technolo- Фазовые диаграммы двойных систем, [6]
Binary Systems gy Corporation (Япония), Material Phases Data System (Швейцария) кристаллические структуры и физические свойства двойных неорганических соединений
NISTCERAM NIST, Gas Research Institute (GRI) (США) Термические и механические свойства карбида и нитрида кремния [7]
Surface Structure NIST (США) Структура поверхности неорганичес- [8]
Database (SSD) ких и органических веществ
Powder Diffraction File (PDF) International Center for Diffraction Data (ICDD) (США) Порошковые дифрактограммы неорганических и органических веществ [9]
БД по свойствам материалов ИНХ СО РАН (Россия) Физические, термодинамические и кри- [10, 11]
электронной техники (СМЭТ) сталлоструктурные свойства полупроводниковых материалов
БД по физико-химическим ИХВВ РАН (Россия) Физико-химические свойства высоко- [11, 12]
свойствам высокочистых чистых веществ, определяющие эф-
веществ фективность процессов очистки, коэффициент распределения примеси при двухфазных равновесиях
ЭПИДИФ ИВТ РАН (Россия) Коэффициенты взаимной диффузии компонентов газофазной эпитаксии полупроводниковых материалов [13]
БД по процессам получения МИТХТ (Россия) Параметры процессов получения [11, 14]
эпитаксиальных гетерострук- эпитаксиальных гетероструктур
тур полупроводниковых мате- полупроводниковых материалов
риалов методом жидкофазной методом жидкофазной эпитаксии
эпитаксии
го" интегрирования БД подразумевает полную независимость развития отдельных подсистем. Тем не менее, пользователь получает доступ ко всему массиву данных о конкретном веществе или материале, хранящемуся в БД виртуальной объединенной системы. При интеграции БД ИМЕТ РАН нами был реализован этот путь, так как при дальнейшем расширении системы планируется подключение российских БД, разработанных в различных организациях.
В настоящее время в систему БД ИМЕТ РАН включены: БД по фазовым диаграммам систем с полупроводниковыми фазами ("Диаграмма") и БД по веществам с особыми акустооптическими,
электрооптическими и нелинейно-оптическими свойствами ("Кристалл"). Особенностями названных БД по свойствам материалов для электроники являются:
- достоверность информации (сбор и экспертная оценка данных выполнены высококвалифицированными специалистами);
- постоянное обновление данных;
- полнота охвата предметной области, обеспеченная развитой структурой и интеграцией обеих БД;
- простота использования БД за счет тщательной проработки программного обеспечения и со-
Таблицы БД "Диаграмма"
Таблицы БД "Кристалл"
Система Шлюз № вещества
Структура интегрированной системы БД по материалам для электроники ИМЕТ РАН
здания удобных для пользователей и операторов интерфейсов;
- возможность оперативного доступа к информации из сети Интернет, обеспеченная высокоскоростной волоконно-оптической линией связи и мощными сервером БД и Web-сервером ИМЕТ РАН.
Приведем основные сведения об этих БД.
БД по фазовым диаграммам систем с полупроводниковыми фазами "Диаграмма". Информация в БД [15-17] в основном представлена в виде таблиц, собранных и оцененных экспертами экспериментальных данных по линиям многовариантных, моновариантных и нонвариантных равновесий и данных по особым точкам, а также таблиц данных по указанным выше линиям равновесий и особым точкам, полученным в результате статистической обработки или термодинамического согласования экспериментальных данных; рисунков фазовых диаграмм и другой графической информации. Помимо этого в БД хранятся сведения о кристаллической структуре фаз, данные о термодинамических свойствах фаз и систем, расчетные модели, а также написанные экспертами аналитические обзоры по фазовым диаграммам, в которых, в частности, дается дополнительная информация о системах, не включенная в таблицы БД. Структура БД подробно описана в [15]. В настоящее время БД содержит информацию о нескольких десятках двойных и тройных систем, извлеченную из ~2000 публикаций.
При разработке БД "Диаграмма" особое внимание было уделено оценке достоверности хранящейся информации о фазовых диаграммах. К сбору и оценке качества данных были привлечены специалисты РАН, НИИ и ВУЗов, имеющие опыт исследования полупроводниковых систем. Достоверность измерения каждого экспериментального значения (содержания компонентов, температуры и давления и т.д.) в таблицах БД оценивалось экспертами по пятибалльной шкале, соответствующей различным фиксированным уровням ошибок измерения. Информация о величине ошибки, предлагаемая экспертом, выдается пользователю при просмотре соответствующих
таблиц, содержащих информацию о линиях равновесий.
Рисунки фазовых диаграмм можно просмотреть в статическом и динамическом режимах. В первом случае пользователь может визуализировать на экране, напечатать и сохранить в файле на своем компьютере рисунок в jpeg-формате. Динамический режим требует дополнительной установки на компьютере пользователя компонента WEB-браузера - Macromedia Flash (современные стандартные версии MS Explorer поддерживают эту технологию) и дает возможность определения координат точек на Г-х-фазовых диаграммах и масштабирования рисунков, что позволяет выделить, просмотреть и распечата
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.