【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液相长晶，尤其涉及一种sic液相长晶炉液位的检测方法及装置。
技术介绍
1、碳化硅液相长晶方法具有长晶速度快、结晶质量高、位错低、成型尺寸大等优势，但此方法目前处于工艺开发初期，因此对热场内部各项参数的收集分析尤为重要。其中，液位高度参数对长晶过程中碳元素传输影响较大，是工艺开发中十分重要的参数。但由于液面不透明且温度极高，难以利用红外或其他光学原理直接测量液面位置，导致目前缺少检测sic液相长晶炉液位的方法，不利于工艺的进一步研究和开发。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对液面不透明且温度极高，难以测量液面高度的缺点，本专利技术提供一种sic液相长晶炉液位的检测方法及装置。
2、技术方案：为解决上述问题，本专利技术采用一种sic液相长晶炉液位的检测方法，包括以下步骤：
3、步骤1、不在坩埚内添加熔融料，旋转坩埚，利用测量电路测量坩埚处于空锅状态下的电压u01；
4、步骤2、在坩埚内添加熔融料，并使籽晶不与熔融料接触，旋转坩埚，利用测量电路测得长晶炉坩埚内带有熔融料且籽晶不与熔融料接触时的电压u02，此时熔融料未被消耗；
5、步骤3、将籽晶与熔融料调整为接触状态，使坩埚与籽晶相向旋转，利用测量电路测得籽晶与熔融料接触状态下的电压u03，此时熔融料未被消耗；
6、步骤4、炉内长晶一定时间后，使坩埚与籽晶相向旋转，利用测量电路测量待测状态下坩埚及坩埚内熔融料的电压u0x；
7、步骤5、根据测得的u0
8、步骤6、根据转动惯量j料x计算得出待测状态下熔融料的料液深度hx。
9、进一步的，所述测量电路为全桥差动电路，所述全桥差动电路r1＝r2＝r3＝r4，δr1＝δr2＝δr3＝δr4。
10、进一步的，所述旋转坩埚及籽晶的旋转角加速度均为α。
11、4、如权利要求1或2或3所述的sic液相长晶炉液位的检测方法，其特征在于，所述步骤5具体为：
12、旋转坩埚时杆件承受的扭力力矩公式如下：
13、
14、其中，m为杆件承受的扭力力矩，wp为抗扭模量，e为弹性模量，υ为泊松比，k为应变片的灵敏系数，u0为测得电压值，u为电源电压值；
15、坩埚空锅状态下杆件承受的扭力力矩m1如下：
16、
17、其中，j1为坩埚不带料状态下的系统转动惯量，α为旋转角加速度；
18、坩埚内添加熔融料且籽晶不与熔融料接触状态下杆件承受的扭力力矩m2如下：
19、
20、其中j2为熔融料及坩埚的总转动惯量，α为旋转角加速度；
21、坩埚内添加熔融料且籽晶与熔融料接触状态下杆件承受的扭力力矩m3如下：
22、
23、计算籽晶与熔融料接触产生的恒定力矩mf：
24、
25、坩埚空锅状态下杆件承受的扭力力矩m1与待测状态下系统转动惯量及熔融料转动惯量产生的力矩m2x满足如下关系：
26、
27、其中，mx为待测状态下杆件承受的扭力力矩，根据上述公式得出：
28、
29、带入已测得的u01、u02、u03、u0x及j1，求得待测状态下熔融料的转动惯量j料x。
30、进一步的，所述步骤6具体为：
31、熔融料的转动惯量j与熔融料的料液深度h关系如下：
32、
33、其中，π为圆周率，ρ为溶液密度，r为坩埚半径；带入待测状态下熔融料的转动惯量j料x；求出待测状态下熔融料的料液深度hx。
34、本专利技术还提供一种上述sic液相长晶炉液位检测方法的检测装置，包括支架、安装于支架上的第一电机和第二电机、与第一电机连接的第一旋转轴、与第二电机连接的第二旋转轴，所述第一旋转轴与第二旋转轴的轴线位于同一直线上；所述第一旋转轴另一端连接有籽晶，所述第二旋转轴另一端连接有坩埚；所述第一旋转轴上安装有第一应变片，所述第二旋转轴上安装有第二应变片；检测时，第一电机驱动第一旋转轴并带动籽晶旋转，第二电机驱动第二旋转轴并带动坩埚旋转，第一应变片测量籽晶一端的电压，第二应变片测量坩埚一端的电压。
35、进一步的，所述第一应变片和第二应变片的电路为全桥差动电路，所述全桥差动电路r1＝r2＝r3＝r4，δr1＝δr2＝δr3＝δr4。
36、进一步的，所述第一电机通过第一联轴器与第一旋转轴连接，所述第二电机通过第二联轴器与第二旋转轴连接。
37、进一步的，所述第一旋转轴上还设有与第一应变片连接第一旋转电缆接头，第二旋转轴上还设有与第二应变片连接第二旋转电缆接头。
38、进一步的，还包括炉体，所述籽晶和坩埚位于炉体内，炉体与第一旋转轴通过第一磁流体密封连接，炉体与第二旋转轴通过第二磁流体密封连接。
39、有益效果：本专利技术相对于现有技术，其显著优点是(1)利用电阻应变片测量旋转轴在旋转过程中的电压变化，进而计算得到熔融料液面高度，解决了碳化硅长晶方法中液面高度难以检测的问题；(2)可在长晶过程中对炉内液位高度进行实时检测，方便在长晶过程中根据实际情况调整工艺参数，以获得更好的长晶效果；(3)通过上应变片可计算晶片厚度，为碳化硅液相长晶方法的工艺研究提供更多参数。
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1.一种SiC液相长晶炉液位的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的SiC液相长晶炉液位的检测方法，其特征在于，所述测量电路为全桥差动电路，所述全桥差动电路R1＝R2＝R3＝R4，ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4。
3.如权利要求2所述的SiC液相长晶炉液位的检测方法，其特征在于，所述旋转坩埚及籽晶的旋转角加速度均为α。
4.如权利要求1或2或3所述的SiC液相长晶炉液位的检测方法，其特征在于，所述步骤5具体为：
5.如权利要求4所述的SiC液相长晶炉液位的检测方法，其特征在于，所述步骤6具体为：
6.一种权利要求1-5任一项所述SiC液相长晶炉液位检测方法的检测装置，其特征在于，包括支架、安装于支架上的第一电机(1)和第二电机(23)、与第一电机(1)连接的第一旋转轴(6)、与第二电机(23)连接的第二旋转轴(17)，所述第一旋转轴(6)与第二旋转轴(17)的轴线位于同一直线上；所述第一旋转轴(6)另一端连接有籽晶(10)，所述第二旋转轴(17)另一端连接有坩埚(12)；所述第一旋转轴(6)上安装有
7.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述第一应变片(5)和第二应变片(18)的电路为全桥差动电路，所述全桥差动电路R1＝R2＝R3＝R4，ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4。
8.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述第一电机(1)通过第一联轴器(2)与第一旋转轴(6)连接，所述第二电机(23)通过第二联轴器(22)与第二旋转轴(17)连接。
9.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述第一旋转轴(6)上还设有与第一应变片(5)连接第一旋转电缆接头(3)，第二旋转轴(17)上还设有与第二应变片(18)连接第二旋转电缆接头(19)。
10.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，还包括炉体(8)，所述籽晶(10)和坩埚(12)位于炉体(8)内，炉体(8)与第一旋转轴(6)通过第一磁流体(7)密封连接，炉体(8)与第二旋转轴(17)通过第二磁流体(16)密封连接。
...【技术特征摘要】
1.一种sic液相长晶炉液位的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的sic液相长晶炉液位的检测方法，其特征在于，所述测量电路为全桥差动电路，所述全桥差动电路r1＝r2＝r3＝r4，δr1＝δr2＝δr3＝δr4。
3.如权利要求2所述的sic液相长晶炉液位的检测方法，其特征在于，所述旋转坩埚及籽晶的旋转角加速度均为α。
4.如权利要求1或2或3所述的sic液相长晶炉液位的检测方法，其特征在于，所述步骤5具体为：
5.如权利要求4所述的sic液相长晶炉液位的检测方法，其特征在于，所述步骤6具体为：
6.一种权利要求1-5任一项所述sic液相长晶炉液位检测方法的检测装置，其特征在于，包括支架、安装于支架上的第一电机(1)和第二电机(23)、与第一电机(1)连接的第一旋转轴(6)、与第二电机(23)连接的第二旋转轴(17)，所述第一旋转轴(6)与第二旋转轴(17)的轴线位于同一直线上；所述第一旋转轴(6)另一端连接有籽晶(10)，所述第二旋转轴(17)另一端连接有坩埚(12)；所述第一旋转轴(6)上安装有第一应变片(5)，所述第二旋转轴(17)上安装有第二应变片(18...
【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，王守琛，毛瑞川，
申请(专利权)人：南京晶升装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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