CN112458533A - 一种蓝宝石单晶生长系统及方法 - Google Patents

一种蓝宝石单晶生长系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112458533A
CN112458533A CN202011186845.6A CN202011186845A CN112458533A CN 112458533 A CN112458533 A CN 112458533A CN 202011186845 A CN202011186845 A CN 202011186845A CN 112458533 A CN112458533 A CN 112458533A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sapphire
data
growth
crystal growth
single crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011186845.6A
Other languages
English (en)
Inventor
王健
李树新
张玉亮
宋旭波
魏超
杜迎虎
吴庆华
王志岭
王亚东
张帅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Xinsheng Optoelectronic Technolog Co ltd
Original Assignee
Shandong Xinsheng Optoelectronic Technolog Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Xinsheng Optoelectronic Technolog Co ltd filed Critical Shandong Xinsheng Optoelectronic Technolog Co ltd
Priority to CN202011186845.6A priority Critical patent/CN112458533A/zh
Publication of CN112458533A publication Critical patent/CN112458533A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/16—Oxides
    • C30B29/20—Aluminium oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明提供一种蓝宝石单晶生长系统及方法，蓝宝石单晶生长炉设有炉体，炉体内部设有坩埚，坩埚内称装溶液，蓝宝石生长晶吊设在坩埚的溶体内；坩埚的底部支撑有耐火支撑砖体，耐火支撑砖体将坩埚支撑在炉体内部；蓝宝石生长晶上端连接有籽晶杆，籽晶杆上连接有升降驱动组件；炉体的内侧壁安装有加热机构；生长数据监控服务器获取蓝宝石晶体生长过程信息，并将上述信息对应与预设阈值进行比对，判断是否超阈值，如超出预设阈值，则进行报警。提高蓝宝石晶体生长过程数据的查询效率，增加了用户的工作效率，保证蓝宝石晶体生长过程中的提拉速度、温度波动、真空度、震动、晶体重量及环境温度满足生长需求，进而保证蓝宝石单晶材料的品质。

Description

一种蓝宝石单晶生长系统及方法
技术领域
本发明涉及蓝宝石单晶生长炉技术领域，尤其涉及一种蓝宝石单晶生长系统及方法。
背景技术
蓝宝石单晶材料具有较高的硬度，莫氏为9，在当今的自然界中硬度仅次于金刚石，而且蓝宝石单晶材料熔点高，大约在2050℃，耐腐蚀性强。
蓝宝石单晶材料用途广泛，可以用于LED照明的主流衬底材料，可以用在光电窗口和整流罩，还可以用在各种武器装备中，也可以作为微电子、光电子器件的膜外延基片。
蓝宝石单晶生长炉是蓝宝石单晶生长的重要装置，蓝宝石晶体生长过程中可受到提拉速度、温度波动、真空度、震动、晶体重量及环境温度等因素的影响。蓝宝石单晶生长过程中一旦受到上述参数的变化或者上述参数超阈值，将影响蓝宝石单晶材料的品质，无法保证蓝宝石单晶材料性能。所以如何保证蓝宝石晶体生长过程中的提拉速度、温度波动、真空度、震动、晶体重量及环境温度满足生长需求，进而保证蓝宝石单晶材料的品质是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种蓝宝石单晶生长系统，包括：蓝宝石单晶生长炉以及生长数据监控服务器；
蓝宝石单晶生长炉设有炉体，炉体内部设有坩埚，坩埚内称装溶液，蓝宝石生长晶吊设在坩埚的溶体内；坩埚的底部支撑有耐火支撑砖体，耐火支撑砖体将坩埚支撑在炉体内部；
蓝宝石生长晶上端连接有籽晶杆，籽晶杆上连接有升降驱动组件；炉体的内侧壁安装有加热机构；
生长数据监控服务器与蓝宝石单晶生长炉电连接，生长数据监控服务器获取蓝宝石晶体生长过程中的提拉速度、温度波动、真空度、氩气充入量、晶体重量及环境温度信息，并将上述信息对应与预设阈值进行比对，判断是否超阈值，如超出预设阈值，则进行报警。
进一步需要说明的是，坩埚采用但不限于钼材料制作；
在坩埚的底部，设置厚度1mm的钼屏；钼屏与耐火支撑砖体接触；
在坩埚内外侧壁上贴付2～3层钼隔热屏，隔绝加热机构高强热辐射对坩埚的烧蚀。
进一步需要说明的是，还包括：多个蓝宝石单晶生长炉；
每个蓝宝石单晶生长炉分别设有蓝宝石单晶生长数据处理终端；
蓝宝石单晶生长数据处理终端获取蓝宝石晶体生长过程中的提拉速度、温度波动、真空度、震动、晶体重量及环境温度信息，并并将上述信息上传至生长数据监控服务器；
生长数据监控服务器分别对每个蓝宝石单晶生长数据处理终端上传数据的数据进行比对，判断是否超阈值，如超出预设阈值，则进行报警。
进一步需要说明的是，蓝宝石单晶生长数据处理终端向生长数据监控服务器发送数据请求；
生长数据监控服务器接收所述数据请求，并基于接收到的数据请求启动多个通信通道；
多个通信通道中的每个通信通道配置不同时间段的蓝宝石晶体生长过程数据；
每个通信通道将数据存储到数据库对应的预设储存区域；
监控服务器对存储到数据库中的每个时间段的蓝宝石晶体生长过程数据进行分析并生成分析结果。
进一步需要说明的是，生长数据监控服务器向蓝宝石单晶生长数据处理终端发送数据获取指令；
接收蓝宝石单晶生长数据处理终端反馈的信息，并与所述蓝宝石单晶生长数据处理终端建立多个通信通道；
多个通信通道中的每个通信通道配置不同时间段的蓝宝石晶体生长过程数据；
每个通信通道将数据存储到数据库对应的预设储存区域；
监控服务器对存储到数据库中的每个时间段的蓝宝石晶体生长过程数据进行分析并生成分析结果。
进一步需要说明的是，生长数据监控服务器还用于获取查询控制指令,配置查询通信通道，根据查询控制指令中的查询时间段，调取蓝宝石晶体生长过程数据，并进行展示。
进一步需要说明的是，生长数据监控服务器还用于建立通信任务队列，把蓝宝石晶体生长过程数据按照相应的策略的放入到通信任务队列中，启用预设的通信通道，按相应策略轮询处理队列中的蓝宝石晶体生长过程数据。
进一步需要说明的是，蓝宝石晶体生长过程数据形式采用XML格式数据，或采用Json格式数据。
本发明还提供一种蓝宝石单晶生长炉方法，方法包括：
将氧化铝原料放置到坩埚内部；
设置加热机构的温度阈值范围；
通过升降驱动组件调节籽晶杆以及蓝宝石生长晶的位置，使蓝宝石生长晶设置在坩埚内溶液上方的预设高度；
开启加热进程，设置加热机构功率在50～90KW之间，升温速度230℃/h；
将炉体内抽真空，真空度达到10-4Pa；
采用设置好的加热程序，升温对氧化铝原料进行熔化，熔化达到预设时长之后，再进行凝固，凝固预设时长之后，再进行熔化直到氧化铝原料完全熔化；
控制溶液温度，使温度控制在2100℃～2300℃之间；
通过控制升降驱动组件控制籽晶杆以及蓝宝石生长晶以55mm/h～70mm/h速度下降至溶液内，控制坩埚上方氩气充入量，氩气充入量为10L/min～15L/min；
将籽晶杆以及蓝宝石生长晶按照1mm/min～3mm/min的速度碰触溶液；
碰触到溶液后，检测蓝宝石生长晶的重量数据，根据蓝宝石生长晶生长数据，调整发热功率以及氩气充入量；
经过预设时长之后，调整发热功率至预设功率数值，开始长晶；
对蓝宝石生长晶的颈部生长操作，通过3mm/h～5mm/h的提拉速度，以每小时10～30g的速度生长晶体，并通过调整氩气充入量调整生长晶体速度；
再以1mm/h～3mm/h的提拉速度执行肩部生长，以每小时50～150g的速度生长晶体的肩部，如果长晶速度超出阈值，调整氩气充入量调整生长晶体速度，使长晶速度在阈值范围内；待肩部生长完成后，逐步降低氩气流量直至为0；
当蓝宝石生长晶的重量及直径达到阈值至后，长晶完成；
以30～50℃/h的降温速度降温至1600℃，再以80～150℃/h的降温速度降温至室温，再充入氩气进行快速冷却；
取出蓝宝石生长晶。
进一步需要说明的是，蓝宝石单晶生长数据处理终端实时获取蓝宝石单晶生长过程数据信息；
蓝宝石单晶生长数据处理终端根据预设条件控制加热机构，氩气充入控制机构以及升降驱动组件运行；
蓝宝石单晶生长数据处理终端向生长数据监控服务器发送数据请求；
生长数据监控服务器接收所述数据请求，并基于接收到的数据请求启动多个通信通道；
多个通信通道中的每个通信通道配置不同时间段的蓝宝石晶体生长过程数据；
每个通信通道将数据存储到数据库对应的预设储存区域；
监控服务器对存储到数据库中的每个时间段的蓝宝石晶体生长过程数据进行分析并生成分析结果。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供的系统和方法可以实现各种时间条件、多台蓝宝石晶体生长炉的蓝宝石晶体生长过程数据的解析监控查询，并实现蓝宝石晶体生长过程数据的显示和分析，解决了众多蓝宝石晶体生长过程数据出现的处理慢和时效性差的问题。本发明数据库存储蓝宝石晶体生长过程数据，利用多通信通道、分时间段进行数据通信、缓存，解析，让用户能快速的监控的多个蓝宝石晶体生长炉。同时实现监控蓝宝石晶体生长炉各项生长运行指标，并同时显示。一旦数据超阈值则进行报警，使用户能够及时处理，而且本发明采用MySQL数据库支持各种字段排序、多种查询条件组合等丰富的查询规则，将蓝宝石晶体生长过程数据储存到Mysql数据库，能够实现系统的高级查询和灵活展示各种蓝宝石晶体生长过程数据分布。
本发明增加了蓝宝石晶体生长过程数据展示的灵活性，提高蓝宝石晶体生长过程数据的查询效率，增加了用户的工作效率，增强了蓝宝石晶体生长过程数据统计和分布的直观性。保证蓝宝石晶体生长过程中的提拉速度、温度波动、真空度、震动、晶体重量及环境温度满足生长需求，进而保证蓝宝石单晶材料的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为蓝宝石单晶生长系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种蓝宝石单晶生长系统，如图1所示，包括：蓝宝石单晶生长炉以及生长数据监控服务器；
蓝宝石单晶生长炉设有炉体1，炉体1内部设有坩埚2，坩埚2内称装溶液4，蓝宝石生长晶3吊设在坩埚2的溶体4内；坩埚2的底部支撑有耐火支撑砖体8，耐火支撑砖体8将坩埚2支撑在炉体1内部；蓝宝石生长晶3上端连接有籽晶杆6，籽晶杆6上连接有升降驱动组件7；炉体1的内侧壁安装有加热机构5；
生长数据监控服务器与蓝宝石单晶生长炉电连接，生长数据监控服务器获取蓝宝石晶体生长过程中的提拉速度、温度波动、真空度、氩气充入量、晶体重量及环境温度信息，并将上述信息对应与预设阈值进行比对，判断是否超阈值，如超出预设阈值，则进行报警。
作为本发明提供的坩埚2采用但不限于钼材料制作；在坩埚2的底部，设置厚度1mm的钼屏；钼屏与耐火支撑砖体8接触；钼屏受热变形后，对坩埚2起到支撑作用，减小对下隔热屏的压覆；在坩埚2内外侧壁上贴付2～3层钼隔热屏，隔绝加热机构高强热辐射对坩埚2的烧蚀。
本发明涉及的蓝宝石单晶生长系统中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
为了满足实际使用需要，可以基于多个蓝宝石单晶生长炉同时进行生长操作，这样提高生长效率。
每个蓝宝石单晶生长炉分别设有蓝宝石单晶生长数据处理终端；蓝宝石单晶生长数据处理终端获取蓝宝石晶体生长过程中的提拉速度、温度波动、真空度、震动、晶体重量及环境温度信息，并并将上述信息上传至生长数据监控服务器；生长数据监控服务器分别对每个蓝宝石单晶生长数据处理终端上传数据的数据进行比对，判断是否超阈值，如超出预设阈值，则进行报警。
蓝宝石单晶生长数据处理终端可以包括诸如笔记本电脑、个人数字助理(PDA，Personal Digital Assistant)、平板电脑(PAD)、等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。
蓝宝石单晶生长数据处理终端可以包括无线通信单元、音频/视频(A/V)输入单元、用户输入单元、感测单元、输出单元、存储器、接口单元、控制器和电源单元等等。但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件。可以替代地实施更多或更少的组件。
作为本发明提供的一种实施例，蓝宝石单晶生长数据处理终端向生长数据监控服务器发送数据请求；
生长数据监控服务器接收所述数据请求，并基于接收到的数据请求启动多个通信通道；多个通信通道中的每个通信通道配置不同时间段的蓝宝石晶体生长过程数据；从而使每个通信通道传输不同时间段的蓝宝石晶体生长过程数据。
用户可以使用移动终端连接生长数据监控服务器，获取蓝宝石晶体生长过程数据。也可以获取每个通信通道传输不同时间段的蓝宝石晶体生长过程数据。
本发明中，启动多个通信通道并为每个通信通道配置好不同时间段的蓝宝石晶体生长过程数据后，每个通信通道将数据存储到数据库对应的预设储存区域；监控服务器对存储到数据库中的每个时间段的蓝宝石晶体生长过程数据进行分析并生成分析结果。
也就是说每个通信通道对应数据库的一个预设储存区域，将传输的数据保存到该储存区域中。
本发明的实施例中，可以对查询控制指令进行配置查询通信通道。当需要查询蓝宝石晶体生长过程数据时，向生长数据监控服务器发出查询数据请求；生长数据监控服务器接收查询数据请求，并基于接收到的查询数据请求启动通信通道，查询对应时间段的蓝宝石晶体生长过程数据。
也就是说，查询数据请求中附带了查询蓝宝石晶体生长过程数据的时间段，数据类型，查询数据对应的设备编码等等。
本发明可以实现对多种蓝宝石晶体生长过程数据进行监控，可以基于不同时间段，多个时间点的数据进行获取并进行监控。还提供了查询接口，对多种蓝宝石晶体生长过程数据进行查询，并实现蓝宝石晶体生长过程数据的显示和分析。本发明中配置了多个蓝宝石单晶生长炉，蓝宝石单晶生长炉在生产过程中具有多种数据需要获取，包括视频数据，文本数据等等，在执行数据传输和获取时，提供了多个通信通道，可以满足多数据通信，并基于不同的时间段来设置通信通道，避免了数据监控过程的超时，数据通信受阻等问题。
本发明以蓝宝石晶体生长过程数据为基础，利用多通信通道、分时间段进行数据调用、缓存，让用户能快速的监控到每个蓝宝石单晶生长炉的运行状态。
同时结合多个蓝宝石单晶生长炉的运行状态进行交互比较判断，是否满足运行要求，波动范围是否超出其他同类型蓝宝石单晶生长炉的运行状态。还实现监控的蓝宝石单晶生长炉的各个数据信息同时显示，还可以支持用户根据移动终端查询到对应的蓝宝石单晶生长炉的运行状态。
本发明能够提高蓝宝石晶体生长过程数据的获取、查询以及分析效率，支持多种蓝宝石晶体生长过程数据分析，提高用户的工作效率。
本发明的实施例中，存储到数据库中的蓝宝石晶体生长过程数据包括蓝宝石晶体数据名称、时间戳蓝宝石晶体数据类型以及比对阈值等等。对于蓝宝石晶体生长过程数据采用双精度浮点型数据格式进行存储。
蓝宝石晶体生长过程数据包括但不限于提拉速度、温度波动、真空度、震动、晶体重量及环境温度等。
作为本发明提供的一种实施例，生长数据监控服务器向蓝宝石单晶生长数据处理终端发送数据获取指令；
接收蓝宝石单晶生长数据处理终端反馈的信息，并与所述蓝宝石单晶生长数据处理终端建立多个通信通道；
多个通信通道中的每个通信通道配置不同时间段的蓝宝石晶体生长过程数据；
每个通信通道将数据存储到数据库对应的预设储存区域；
监控服务器对存储到数据库中的每个时间段的蓝宝石晶体生长过程数据进行分析并生成分析结果。
其中，在多个通信通道同时调用时，可以对每个类型的蓝宝石晶体生长过程数据基于一个时间段内的平均值进行调取，并储存到数据库。
储存时可以时间顺序存储到数据库；本发明支持蓝宝石晶体生长过程数据的排序功能。
本发明划分多个时间段的蓝宝石晶体生长过程数据进行整合求得每个时间段的平均值，利用多通信通道同时处理不同时间段的蓝宝石晶体生长过程数据，加快了蓝宝石晶体生长过程数据处理速度，并同时保证了蓝宝石晶体生长过程数据的精确性。
在本发明中，为了保证实时数据库大数据吞吐能力，其中数据库可以采用mysql数据库，mysql数据库存储数据采集软件的配置文件，使用influxDB数据库用于存储采集到的蓝宝石晶体生长过程数据；采用Redis模块可以作为通信通道的蓝宝石晶体生长过程数据缓存，这样，实现系统高可用、高可扩展以及大数据存储的需求，还支持移动终端对蓝宝石晶体生长过程数据的查询，实时了解蓝宝石晶体生长状态。
作为本发明涉及的通信通道，可以建立通信任务队列，把蓝宝石晶体生长过程数据按照相应的策略的放入到通信任务队列中，然后启用相应的通信通道，按相应策略轮询处理队列中的蓝宝石晶体生长过程数据。当然本发明采用时分复用的蓝宝石晶体生长过程数据通信方式，通过有限的通信通道数，对大量的蓝宝石晶体生长过程数据件通信，并保证蓝宝石晶体生长过程数据通信的频率与效率。
对应蓝宝石晶体生长过程数据的通信，支持多协议分布式通信方式，每个蓝宝石晶体生长过程数据的通信各自独立，保证蓝宝石晶体生长过程数据通信的稳定，提高数据库对蓝宝石晶体生长过程数据的吞吐能力，让数据库运行稳定可靠。
本发明涉及的蓝宝石晶体生长过程数据可以采用XML作为配置文件的方式，也可以采用Json格式数据。获取到蓝宝石晶体生长过程数据时，对蓝宝石晶体生长过程数据进行解析，获得信息模型。
基于各个通信通道配置的各个数据协议，对获取到的蓝宝石晶体生长过程数据转换为OPC-UA信息，生长数据监控服务器向外界提供OPC-UA的TCP协议接口。
基于上述系统可以实现各种时间条件、多台蓝宝石晶体生长炉的蓝宝石晶体生长过程数据的解析监控查询，并实现蓝宝石晶体生长过程数据的显示和分析，解决了众多蓝宝石晶体生长过程数据出现的处理慢和时效性差的问题。本发明数据库存储蓝宝石晶体生长过程数据，利用多通信通道、分时间段进行数据通信、缓存，解析，让用户能快速的监控的多个蓝宝石晶体生长炉。同时实现监控蓝宝石晶体生长炉各项生长运行指标，并同时显示。
本发明可以采用MySQL数据库支持各种字段排序、多种查询条件组合等丰富的查询规则，将蓝宝石晶体生长过程数据储存到Mysql数据库，能够实现系统的高级查询和灵活展示各种蓝宝石晶体生长过程数据分布。
本发明增加了蓝宝石晶体生长过程数据展示的灵活性，提高蓝宝石晶体生长过程数据的查询效率，增加了用户的工作效率，增强了蓝宝石晶体生长过程数据统计和分布的直观性。
对于不要求实时显示的数据，利用时间段的平均值处理，提前缓存蓝宝石晶体生长过程数据，只有用户查看时才调用实时数据。
本发明涉及的移动终端可以为笔记本电脑、个人数字助理(PDA，PersonalDigital Assistant)、平板电脑(PAD)、等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。
基于上述系统本发明还提供一种蓝宝石单晶生长炉方法，方法包括：
将氧化铝原料放置到坩埚2内部；
设置加热机构的温度阈值范围；
通过升降驱动组件7调节籽晶杆6以及蓝宝石生长晶3的位置，使蓝宝石生长晶3设置在坩埚2内溶液4上方的预设高度；
开启加热进程，设置加热机构功率在50～90KW之间，升温速度230℃/h；
将炉体1内抽真空，真空度达到10-4Pa；
采用设置好的加热程序，升温对氧化铝原料进行熔化，熔化达到预设时长之后，再进行凝固，凝固预设时长之后，再进行熔化直到氧化铝原料完全熔化；
控制溶液4温度，使温度控制在2100℃～2300℃之间；
通过控制升降驱动组件7控制籽晶杆6以及蓝宝石生长晶3以55mm/h～70mm/h速度下降至溶液4内，控制坩埚上方氩气充入量，氩气充入量为10L/min～15L/min；
将籽晶杆6以及蓝宝石生长晶3按照1mm/min～3mm/min的速度碰触溶液4；
碰触到溶液4后，检测蓝宝石生长晶3的重量数据，根据蓝宝石生长晶3生长数据，调整发热功率以及氩气充入量；
经过预设时长之后，调整发热功率至预设功率数值，开始长晶；
对蓝宝石生长晶3的颈部生长操作，通过3mm/h～5mm/h的提拉速度，以每小时10～30g的速度生长晶体，并通过调整氩气充入量调整生长晶体速度；
再以1mm/h～3mm/h的提拉速度执行肩部生长，以每小时50～150g的速度生长晶体的肩部，如果长晶速度超出阈值，调整氩气充入量调整生长晶体速度，使长晶速度在阈值范围内；待肩部生长完成后，逐步降低氩气流量直至为0；
当蓝宝石生长晶3的重量及直径达到阈值至后，长晶完成；
以30～50℃/h的降温速度降温至1600℃，再以80～150℃/h的降温速度降温至室温，再充入氩气进行快速冷却；
取出蓝宝石生长晶3。
进一步的讲，蓝宝石单晶生长数据处理终端实时获取蓝宝石单晶生长过程数据信息；
蓝宝石单晶生长数据处理终端根据预设条件控制加热机构，氩气充入控制机构以及升降驱动组件7运行；
蓝宝石单晶生长数据处理终端向生长数据监控服务器发送数据请求；
生长数据监控服务器接收所述数据请求，并基于接收到的数据请求启动多个通信通道；
多个通信通道中的每个通信通道配置不同时间段的蓝宝石晶体生长过程数据；
每个通信通道将数据存储到数据库对应的预设储存区域；
监控服务器对存储到数据库中的每个时间段的蓝宝石晶体生长过程数据进行分析并生成分析结果。
这样实现了对蓝宝石单晶生长全过程进行监控，保证了生长过程的精度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种蓝宝石单晶生长系统，其特征在于，包括：蓝宝石单晶生长炉以及生长数据监控服务器；
蓝宝石单晶生长炉设有炉体(1)，炉体(1)内部设有坩埚(2)，坩埚(2)内称装溶液(4)，蓝宝石生长晶(3)吊设在坩埚(2)的溶体(4)内；坩埚(2)的底部支撑有耐火支撑砖体(8)，耐火支撑砖体(8)将坩埚(2)支撑在炉体(1)内部；
蓝宝石生长晶(3)上端连接有籽晶杆(6)，籽晶杆(6)上连接有升降驱动组件(7)；炉体(1)的内侧壁安装有加热机构；
生长数据监控服务器与蓝宝石单晶生长炉电连接，生长数据监控服务器获取蓝宝石晶体生长过程中的提拉速度、温度波动、真空度、氩气充入量、晶体重量及环境温度信息，并将上述信息对应与预设阈值进行比对，判断是否超阈值，如超出预设阈值，则进行报警。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石单晶生长系统，其特征在于，
坩埚(2)采用但不限于钼材料制作；
在坩埚(2)的底部，设置厚度1mm的钼屏；钼屏与耐火支撑砖体(8)接触；
在坩埚(2)内外侧壁上贴付2～3层钼隔热屏，隔绝加热机构高强热辐射对坩埚(2)的烧蚀。
3.根据权利要求1所述的蓝宝石单晶生长系统，其特征在于，
还包括：多个蓝宝石单晶生长炉；
每个蓝宝石单晶生长炉分别设有蓝宝石单晶生长数据处理终端；
蓝宝石单晶生长数据处理终端获取蓝宝石晶体生长过程中的提拉速度、温度波动、真空度、震动、晶体重量及环境温度信息，并并将上述信息上传至生长数据监控服务器；
生长数据监控服务器分别对每个蓝宝石单晶生长数据处理终端上传数据的数据进行比对，判断是否超阈值，如超出预设阈值，则进行报警。
4.根据权利要求3所述的蓝宝石单晶生长系统，其特征在于，
蓝宝石单晶生长数据处理终端向生长数据监控服务器发送数据请求；
生长数据监控服务器接收所述数据请求，并基于接收到的数据请求启动多个通信通道；
多个通信通道中的每个通信通道配置不同时间段的蓝宝石晶体生长过程数据；
每个通信通道将数据存储到数据库对应的预设储存区域；
监控服务器对存储到数据库中的每个时间段的蓝宝石晶体生长过程数据进行分析并生成分析结果。
5.根据权利要求4所述的蓝宝石单晶生长系统，其特征在于，
生长数据监控服务器向蓝宝石单晶生长数据处理终端发送数据获取指令；
接收蓝宝石单晶生长数据处理终端反馈的信息，并与所述蓝宝石单晶生长数据处理终端建立多个通信通道；
多个通信通道中的每个通信通道配置不同时间段的蓝宝石晶体生长过程数据；
每个通信通道将数据存储到数据库对应的预设储存区域；
监控服务器对存储到数据库中的每个时间段的蓝宝石晶体生长过程数据进行分析并生成分析结果。
6.根据权利要求4所述的蓝宝石单晶生长系统，其特征在于，
生长数据监控服务器还用于获取查询控制指令,配置查询通信通道，根据查询控制指令中的查询时间段，调取蓝宝石晶体生长过程数据，并进行展示。
7.根据权利要求4所述的蓝宝石单晶生长系统，其特征在于，
生长数据监控服务器还用于建立通信任务队列，把蓝宝石晶体生长过程数据按照相应的策略的放入到通信任务队列中，启用预设的通信通道，按相应策略轮询处理队列中的蓝宝石晶体生长过程数据。
8.根据权利要求4所述的蓝宝石单晶生长系统，其特征在于，
蓝宝石晶体生长过程数据形式采用XML格式数据，或采用Json格式数据。
9.一种蓝宝石单晶生长方法，其特征在于，方法包括：
将氧化铝原料放置到坩埚(2)内部；
设置加热机构的温度阈值范围；
通过升降驱动组件(7)调节籽晶杆(6)以及蓝宝石生长晶(3)的位置，使蓝宝石生长晶(3)设置在坩埚(2)内溶液(4)上方的预设高度；
开启加热进程，设置加热机构功率在50～90KW之间，升温速度230℃/h；
将炉体(1)内抽真空，真空度达到10-4Pa；
采用设置好的加热程序，升温对氧化铝原料进行熔化，熔化达到预设时长之后，再进行凝固，凝固预设时长之后，再进行熔化直到氧化铝原料完全熔化；
控制溶液(4)温度，使温度控制在2100℃～2300℃之间；
通过控制升降驱动组件(7)控制籽晶杆(6)以及蓝宝石生长晶(3)以55mm/h～70mm/h速度下降至溶液(4)内，控制坩埚上方氩气充入量，氩气充入量为10L/min～15L/min；
将籽晶杆(6)以及蓝宝石生长晶(3)按照1mm/min～3mm/min的速度碰触溶液(4)；
碰触到溶液(4)后，检测蓝宝石生长晶(3)的重量数据，根据蓝宝石生长晶(3)生长数据，调整发热功率以及氩气充入量；
经过预设时长之后，调整发热功率至预设功率数值，开始长晶；
对蓝宝石生长晶(3)的颈部生长操作，通过3mm/h～5mm/h的提拉速度，以每小时10～30g的速度生长晶体，并通过调整氩气充入量调整生长晶体速度；
再以1mm/h～3mm/h的提拉速度执行肩部生长，以每小时50～150g的速度生长晶体的肩部，如果长晶速度超出阈值，调整氩气充入量调整生长晶体速度，使长晶速度在阈值范围内；待肩部生长完成后，逐步降低氩气流量直至为0；
当蓝宝石生长晶(3)的重量及直径达到阈值至后，长晶完成；
以30～50℃/h的降温速度降温至1600℃，再以80～150℃/h的降温速度降温至室温，再充入氩气进行快速冷却；
取出蓝宝石生长晶(3)。
10.根据权利要求9所述的蓝宝石单晶生长方法，其特征在于，
蓝宝石单晶生长数据处理终端实时获取蓝宝石单晶生长过程数据信息；
蓝宝石单晶生长数据处理终端根据预设条件控制加热机构，氩气充入控制机构以及升降驱动组件(7)运行；
蓝宝石单晶生长数据处理终端向生长数据监控服务器发送数据请求；
生长数据监控服务器接收所述数据请求，并基于接收到的数据请求启动多个通信通道；
多个通信通道中的每个通信通道配置不同时间段的蓝宝石晶体生长过程数据；
每个通信通道将数据存储到数据库对应的预设储存区域；
监控服务器对存储到数据库中的每个时间段的蓝宝石晶体生长过程数据进行分析并生成分析结果。
CN202011186845.6A 2020-10-30 2020-10-30 一种蓝宝石单晶生长系统及方法 Pending CN112458533A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011186845.6A CN112458533A (zh) 2020-10-30 2020-10-30 一种蓝宝石单晶生长系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011186845.6A CN112458533A (zh) 2020-10-30 2020-10-30 一种蓝宝石单晶生长系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112458533A true CN112458533A (zh) 2021-03-09

Family

ID=74835165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011186845.6A Pending CN112458533A (zh) 2020-10-30 2020-10-30 一种蓝宝石单晶生长系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112458533A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012240865A (ja) * 2011-05-17 2012-12-10 Showa Denko Kk 単結晶引き上げ装置および単結晶引き上げ装置の制御方法
CN104404616A (zh) * 2014-11-26 2015-03-11 元亮科技有限公司 蓝宝石单晶生长plc闭环控制方法
CN104695010A (zh) * 2014-12-26 2015-06-10 浙江东海蓝玉光电科技有限公司 一种快速制备大尺寸蓝宝石晶体改良泡生法
CN104988577A (zh) * 2015-07-14 2015-10-21 福建汇晶光电科技有限公司 一种蓝宝石自动控制系统和控制方法
CN110552062A (zh) * 2019-08-21 2019-12-10 山东天岳先进材料科技有限公司 一种碳化硅长晶炉生产设备的控制方法及控制系统
CN111607823A (zh) * 2020-06-19 2020-09-01 山东新升光电科技有限责任公司 一种蓝宝石单晶的提拉法制备装置及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012240865A (ja) * 2011-05-17 2012-12-10 Showa Denko Kk 単結晶引き上げ装置および単結晶引き上げ装置の制御方法
CN104404616A (zh) * 2014-11-26 2015-03-11 元亮科技有限公司 蓝宝石单晶生长plc闭环控制方法
CN104695010A (zh) * 2014-12-26 2015-06-10 浙江东海蓝玉光电科技有限公司 一种快速制备大尺寸蓝宝石晶体改良泡生法
CN104988577A (zh) * 2015-07-14 2015-10-21 福建汇晶光电科技有限公司 一种蓝宝石自动控制系统和控制方法
CN110552062A (zh) * 2019-08-21 2019-12-10 山东天岳先进材料科技有限公司 一种碳化硅长晶炉生产设备的控制方法及控制系统
CN111607823A (zh) * 2020-06-19 2020-09-01 山东新升光电科技有限责任公司 一种蓝宝石单晶的提拉法制备装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107059132B (zh) 一种碲锌镉单晶的生长方法
US9730302B2 (en) System and method for control of an illumination device
CN102226643B (zh) 回转窑自动控制系统及回转窑自动控制方法
CN110983429A (zh) 单晶炉及单晶硅制备方法
CN102732944A (zh) 晶体生长工艺、晶体生长炉
CN104807321A (zh) 基于云计算技术的电熔镁炉运行过程监控系统及方法
CN109157713B (zh) 一种输液控制器、管理系统及方法
CN107788820A (zh) 智能锅
CN112458533A (zh) 一种蓝宝石单晶生长系统及方法
CN102628184A (zh) 真空感应加热生长宝石晶体的方法和实现该方法的设备
CN103614765A (zh) 石墨加热生长蓝宝石晶体的方法
CN102847954B (zh) 一种用于氢化钛粉脱氢的真空炉装置及其脱氢方法
CN208419812U (zh) 一种单晶硅棒生产用长度测量装置
CN103327581B (zh) 用于温室无线监控的通讯方法及装置
CN210314557U (zh) 一种温差水热法生长大尺寸体单晶的装置
CN106400107A (zh) 晶体生长远程控制系统
CN206666681U (zh) 一种碲锌镉单晶的新型单晶炉
CN215404656U (zh) 一种金属单晶制备装置
JP6836258B1 (ja) 単結晶成長装置、単結晶成長方法および単結晶
CN114481329A (zh) 全向多段加热控制的碲锌镉晶体生长炉及晶体生长方法
CN205529139U (zh) 全自动智能长晶机器人套件
CN111893557A (zh) 一种用于隔绝热量的热屏障装置及熔炼炉
CN220132408U (zh) 液相法碳化硅晶体生长装置
CN108594890B (zh) 显示装置智能实时动态温度调整系统及方法
CN204856801U (zh) 一种用于晶体提拉炉生长室的报警系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210309

RJ01 Rejection of invention patent application after publication