一种用于蓝宝石长晶炉的温度梯度控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于蓝宝石长晶炉的温度梯度控制装置及控制方法，蓝宝石长晶炉在各阶段所需温度梯度建立一个化料、引晶、长晶、冷却控制模型，该模型无需人工参与，降低了对人的要求，保证了产品质量的均一性，保证了大规模生产的低成本，缩短晶体生长周期等优点；并能够根据蓝宝石长晶过程中各阶段对合适温度梯度的要求，纠正了边界条件变化对生长状态的不利影响，使其在最短的时间内降到常温，同时保证晶体品质良好。

【技术实现步骤摘要】
一种用于蓝宝石长晶炉的温度梯度控制装置及控制方法
本专利技术涉及一种蓝宝石的制备工艺，尤其是泡生法蓝宝石长晶炉的温度梯度控制

技术介绍
蓝宝石由于具有具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、熔点高(2045℃)等良好的机械、化学性能特点，而被大量用在窗口器件、红外装置、光罩材料以及半导体的衬底行业。目前超高亮度白/蓝光LED的品质取决于氮化镓磊晶(GaN)等发光层的材料品质，而氮化镓磊等第4代半导体的品质则与所使用的蓝宝石基板品质息息相关。另目前用于手机盖板的市场容量以50％以上的增长速度上升，市场巨大。尽管目前蓝宝石生长方法各种各样，但目前泡生法(Ky法)是缺陷最小，尺寸最易大化的工艺方法。其中本
中使用的泡生法蓝宝石单晶生长炉，是在高温炉中，利用合格籽晶，采从熔体中缓慢结出具有完整结构的蓝宝石单晶体。由于梯度合理，晶体生长过程中不与坩埚壁接触，避免了寄生成核及接触应力的产生，相对而言，该方法长出的晶体缺陷少，泡生法长出的蓝宝石晶体是最适合的衬底及光学玻璃材料的生产技术。目前传统的鸟笼法等采用电压或功率等间接方法控制热场中温度梯度，来控制晶体的生长状态，但这种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于蓝宝石长晶炉的温度梯度控制装置，其特征在于，包括坩埚、测量坩埚内温度的测温仪、用于加热坩埚底部的底部加热器、用于加热坩埚上部的上部加热器、用于加热坩埚中部并位于底部加热器及上部加热器之间的中部加热器；所述上部加热器、中部加热器、底部加热器用以调整对坩埚上部、中部、底部在蓝宝石长晶过程的各个阶段的温度控制。

【技术特征摘要】
1.一种用于蓝宝石长晶炉的温度梯度控制装置，其特征在于，包括坩埚、测量坩埚内温度的测温仪、用于加热坩埚底部的底部加热器、用于加热坩埚上部的上部加热器、用于加热坩埚中部并位于底部加热器及上部加热器之间的中部加热器；所述上部加热器、中部加热器、底部加热器用以调整对坩埚上部、中部、底部在蓝宝石长晶过程的各个阶段的温度控制。2.一种使用如权利要求1所述温度梯度控制装置的控制方法，其特征在于，蓝宝石长晶炉在收到运行命令后根据预先设定的加热、长晶、冷却、充气程序依次运行；启动加热程序后，则启动加热程序温度梯度控制模型；启动长晶程序后，启动长晶阶段的温度梯度控制模型；长晶程序结束后，启动冷却阶段的温度梯度控制模型；冷却程序运行结束后，进入充气程序，直至充气运行完毕。3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，控制加热器温度的方法为：1)测量加热器的电流I0,电压V0，计算各加热器电阻，根据在一定温度范围内，电阻率与温度近似线性关系，计算得到加热器实际温度T1；2)根据PLC中各阶段模型，输出目标温度T2；4)PLC根据计算的温度T1，与T2对比，进行PID调节，调整输出的电压数值V2，直到T1等于T2。4.如权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，所述加热程序温度梯度控制模型为：上部加热器在10-20小时内温度匀速上升至2100-2150℃；中部加热器在10-20小时内温度匀速上升至2150-2250℃；底部加热器在10-20小时内温度匀速上升至2200-2300℃。5.如权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，长晶阶段的温度梯度控制模型，包括以下步骤：1.1、设置上部加热器的温度下降速率设为0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，潘清跃，王辉辉，穆童，
申请(专利权)人：南京晶升能源设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32