提拉法生长晶体的自等径控制

采用JPG技术有限公司所开发的自等径控制程序,利用上称重法实现了晶体生长的自等径控制(ADC).通过对生长曲线PID的具体分析及其他晶体生长相关参数的设置,以铌酸锂晶体为对象,成功实现了按预设程序进行的晶体生长自等径控制.     

泡生法生长大尺寸蓝宝石单晶的等径控制方法

在泡生法生长大尺寸蓝宝石单晶的过程中,为了获得高质量的晶体,精确等径控制至关重要.本文根据晶体的重量变化率来控制热场,实现晶体等径生长.设计了应用在线整定多项式权值的广义最小方差(OAPW_GMV)控制方法,并建立了系统模型.该方法的主要思想是根据在线估计的被控对象参数及OAPW_GMV的输出,调整多项式的权值,实现炉内的热场控制.仿真和实验结果表明该控制方法实现了蓝宝石单晶的精确等径控制,有效地提高了蓝宝石单晶的质量.     

等径控制系统的改进及在光学级铌酸锂生长中的应用

分析了提拉法晶体生长过程中影响滞后变化的因素,采用传统PID调节器和计算机辅助控制相结合的办法,解决了铌酸锂晶体生长过程中的精确等径控制问题,并在大直径铌酸锂晶体生长应用中取得了满意的效果.生长的76mm直径的铌酸锂晶体,生长条纹问题得到很大改善,光学均匀性提高了一个量级以上.     

引上法晶体生长的温度时间特性

采用同－装置生长钇铝石榴石和不同掺质的钇铝石榴石晶体：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧ、ＮＤ：ＹＡＧ、（Ｃｅ，Ｎｄ）：ＹＡＧ、（Ｃｒ，Ｔｍ）ＹＡＧ：和（Ｃｒ、Ｔｍ、Ｈｏ）：ＹＡＧ，，晶体生长的温度时间特性曲线不同。特性曲线先是温度随时间上升，然后下降。以上棕顺序特性曲线上升的时间逐渐变短。生长晶体表面热辐射和与对流气体的热交换增加了热损失，是造成升温生长的因素；生长晶体盖在熔体表面减少了熔体的热损失，是造成降     

DRF-B80型蓝宝石晶体生长炉的研制

本文主要介绍采用冷心放肩微量提拉法技术生长高质量大尺寸蓝宝石晶体的新型设备,由于晶体生长是在高温、高真空、籽晶升降与旋转平稳、晶体测重精准、功率稳定的状态下进行生长.所以我们配备了具有高冷却性能的腔体部件;大抽速,低反油率的高真空系统;无抖动、无爬行籽晶轴(俗称:籽晶热交换器)升降及旋转系统;高精度、高分辨率测重系统;稳定可靠的电控系统及电源加热系统.实验结果表明:设备简化的设计模式,不仅提高了工人的操作速度,操作更加简单,节约了劳动时间,提高了设备的利用率.优良的测重系统在早期晶种生长的好坏,有这很大的关系;解决晶体是否粘埚也起着很大的作用.电控系统对加热电源的稳定控制是能否生长高质量大尺寸晶体关键之一.     

Bridgman法晶体生长的瞬态数值模拟

采用变形有限元法对坩埚下降法晶体生长过程进行了瞬态数值模拟.对随下降距离生长位置、生长速度、界面位置处的法线方向温度梯度和凹度的变化进行了分析说明,将生长过程划分为三个阶段.结果表明在整个生长过程中,晶体生长条件一直处于变化之中,因而晶体的质量也在整块晶体中呈现一定的波动性.     

热交换法蓝宝石晶体生长的数值模拟研究

针对热交换法蓝宝石晶体各生长阶段的温场、流场和热应力进行数值模拟研究,并讨论了上部保温层结构、热交换器内管高度对晶体生长的影响.结果表明:长晶初期,固液界面呈椭球形;等径阶段,固液界面平坦,晶体与坩埚壁不接触;长晶后期,中心轴向晶体生长速率增加,晶体中心首先冒出熔体液面.随晶体高度增加,熔体对流由初期的两个涡胞变为等径阶段的一个涡胞,最大对流速度量级为10-3 m/s.晶体中最大热应力分布在晶体底部,热应力分布呈W型.增加炉体上部保温层,长晶后期固液界面变得平坦;降低热交换器内管高度,有利于降低晶体底部热应力.     

助熔剂法晶体生长计算机控制系统研究

根据助熔剂法晶体生长的基本要求,试制了一种基于PC总线的高精度计算机温度控制系统,系统硬件总体结构包括由温度信号采集,远程信号传输,控制命令变频传输,功率信号放大及电流反馈控制等功能模块.控制软件建立在Windows环境下,由Genie 2.0图控组件平台和利用VB 3.0开发的数据管理控制模块两个部分组成.文中讨论了主要的软硬件结构,并介绍了连续高温控温实验的结果.     

激光晶体炉上称重法自动直径控制(ADC)技术

自动直径控制(ADC)技术是直拉法晶体生长设备的一项动直径控制方法,并从理论上分析了上称重法自动直径控制(ADC)原理,着重介绍了在传统TDL-J50A及TDL-J60激光晶体炉上自主开发的上称重法自动直径控制系统的机械结构及控制系统.使用上称重法自动直径控制系统已成功地生长出φ51～76mmYAG晶体及φ51～76mm铌酸锂晶体,取得了良好的控制效果.     

Bridgman法晶体生长的热物性各向同性坩埚的选择

本文对不同坩埚热物性组合时计算得到的结果进行了比较.对各向同性坩埚而言,应该优先选择具有与晶体和熔体的导热系数相当导热系数的材料,也可选择导热系数较大的材料.在强度允许的情况下,减小坩埚壁厚对晶体生长有利.     

基于ISOMAP-DE-SVM的Cz单晶硅等径阶段掉苞预测

针对目测法无法及时发现直拉单晶硅在等径生长阶段发生的掉苞问题,本文提出一种基于ISOMAP-DE-SVM的掉苞预测模型,可以在掉苞现象发生之前发出警告。首先剔除方差较小的参数,采用斯皮尔曼相关系数法剔除冗余参数,采用最大互信息法检验剩余参数的非线性相关性;然后将关键参数的均值和标准差作为等度量映射和多维放缩的输入,得到两份样本数据;最后将这两份样本数据分别输入到经过差分算法、遗传算法优化的支持向量机预测模型,得到4份预测结果。预测结果表明：基于ISOMAP-DE-SVM的预测模型具有收敛速度快、准确度高的特点,平均预测准确率可以达到96%;同时,所使用的方法揭示了单晶硅等径阶段的数据具有非线性特点。通过实际应用验证表明模型具有一定的工程实用价值。     

BBO晶体助熔剂提拉法生长过程中的等径控制

本文从ＢａＢ２Ｏ４－Ｎａ２Ｏ赝二元体系的相图和杠杆原理出发,研究了助熔剂提法法生长β－ＢａＢ２Ｏ４晶体的等径条件,得出了生长过程中降温速率的数学表达式,解释了助熔剂法生长晶体出现缩径的实验现象,为进一步提高等径生长ＢＢＯ晶体的质量提供了理论依据。     

双坩埚三维温度梯度法蓝宝石晶体生长炉设计

在已有的三维温度梯度法(3DGF)蓝宝石晶体生长炉基础上,设计了一种双坩埚蓝宝石晶体生长炉.设计的三维温度梯度法蓝宝石晶体生长炉主要针对蓝宝石手机面板市场,将坩埚设计成长方体型,增加了材料利用率,并简化了晶体切割工艺.采用双坩埚技术,可进一步提高晶体的生产效率,节约能耗,降低成本.本设计的双坩埚3DGF蓝宝石晶体生长炉可单炉获得2个300 mm×100 mm× 100 mm的蓝宝石晶体.     

坩埚加速旋转-垂直下降法晶体生长设备的研制

根据CdZnTe等Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体晶体生长的基本原理和工艺要求,设计制造了坩埚加速旋转-垂直下降法(ACRT-VBM)晶体生长系统.本文介绍了该系统设计所考虑的基本问题和元器件的选择,给出了系统的基本结构.晶体生长炉的温度控制精度为±1℃,系统的速度均匀度为±0.0015mm/h.该系统的性能指标满足生长直径30mm的CdZnTe晶体的要求.     

坩埚下降法在新材料探索及晶体生长中的应用

坩埚下降法是一种重要的晶体生长技术,成功用于生长闪烁晶体锗酸铋(Bi4Ge3O12)、声光晶体氧化碲(TeO2)、压电晶体四硼酸锂(Li2B4O7)以及新型弛豫铁电晶体等材料,并实现了产业化.坩埚下降法在层状结构晶体、异型晶体、高通量生长等新材料探索中也有巨大的潜力.本文主要介绍我们团队近年来在坩埚下降法生长硒化锡(SnSe)晶体、全无机铅卤基钙钛矿晶体、高温合金、硅酸铋晶体高通量筛选等方面的研究结果.