Ένας μονοκρυσταλλικός φούρνος είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί έναθερμαντήρας γραφίτηγια την τήξη πολυκρυσταλλικών υλικών πυριτίου σε περιβάλλον αδρανούς αερίου (αργού) και χρησιμοποιεί τη μέθοδο Czochralski για την ανάπτυξη μη μετατοπισμένων μονοκρυστάλλων. Αποτελείται κυρίως από τα ακόλουθα συστήματα:
Μηχανικό σύστημα μετάδοσης
Το μηχανικό σύστημα μετάδοσης είναι το βασικό λειτουργικό σύστημα του μονοκρυσταλλικού κλιβάνου, το οποίο είναι κυρίως υπεύθυνο για τον έλεγχο της κίνησης των κρυστάλλων καιχωνευτήρια, συμπεριλαμβανομένης της ανύψωσης και περιστροφής των κρυστάλλων σπόρων και της ανύψωσης και περιστροφής τωνχωνευτήριαΜπορεί να ρυθμίσει με ακρίβεια παραμέτρους όπως η θέση, η ταχύτητα και η γωνία περιστροφής των κρυστάλλων και των χωνευτηρίων, ώστε να διασφαλιστεί η ομαλή πρόοδος της διαδικασίας ανάπτυξης κρυστάλλων. Για παράδειγμα, σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης κρυστάλλων, όπως η σπορά, ο λαιμός, η επώμιση, η ανάπτυξη ίσης διαμέτρου και η ουρά, η κίνηση των κρυστάλλων σποράς και των χωνευτηρίων πρέπει να ελέγχεται με ακρίβεια από αυτό το σύστημα για να πληροί τις απαιτήσεις της διαδικασίας ανάπτυξης κρυστάλλων.
Σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας θέρμανσης
Αυτό είναι ένα από τα βασικά συστήματα του μονοκρυσταλλικού κλιβάνου, το οποίο χρησιμοποιείται για την παραγωγή θερμότητας και τον ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας στον κλίβανο. Αποτελείται κυρίως από εξαρτήματα όπως θερμαντήρες, αισθητήρες θερμοκρασίας και ελεγκτές θερμοκρασίας. Ο θερμαντήρας συνήθως κατασκευάζεται από υλικά όπως γραφίτης υψηλής καθαρότητας. Αφού το εναλλασσόμενο ρεύμα μετασχηματιστεί και μειωθεί για να αυξηθεί το ρεύμα, ο θερμαντήρας παράγει θερμότητα για να λιώσει πολυκρυσταλλικά υλικά όπως το πολυπυρίτιο στο χωνευτήριο. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας παρακολουθεί τις αλλαγές θερμοκρασίας στον κλίβανο σε πραγματικό χρόνο και μεταδίδει το σήμα θερμοκρασίας στον ελεγκτή θερμοκρασίας. Ο ελεγκτής θερμοκρασίας ελέγχει με ακρίβεια την ισχύ θέρμανσης σύμφωνα με τις καθορισμένες παραμέτρους θερμοκρασίας και το σήμα θερμοκρασίας ανάδρασης, διατηρώντας έτσι τη σταθερότητα της θερμοκρασίας στον κλίβανο και παρέχοντας ένα κατάλληλο περιβάλλον θερμοκρασίας για την ανάπτυξη κρυστάλλων.
Σύστημα κενού
Η κύρια λειτουργία του συστήματος κενού είναι η δημιουργία και η διατήρηση ενός περιβάλλοντος κενού στον κλίβανο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανάπτυξης κρυστάλλων. Ο αέρας και τα αέρια προσμίξεων στον κλίβανο εξάγονται μέσω αντλιών κενού και άλλου εξοπλισμού, ώστε η πίεση του αερίου στον κλίβανο να φτάσει σε εξαιρετικά χαμηλό επίπεδο, γενικά κάτω από 5TOR (torr). Αυτό μπορεί να αποτρέψει την οξείδωση του πυριτικού υλικού σε υψηλές θερμοκρασίες και να διασφαλίσει την καθαρότητα και την ποιότητα της ανάπτυξης κρυστάλλων. Ταυτόχρονα, το περιβάλλον κενού ευνοεί επίσης την απομάκρυνση των πτητικών προσμίξεων που παράγονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανάπτυξης κρυστάλλων και τη βελτίωση της ποιότητας του κρυστάλλου.
Σύστημα αργού
Το σύστημα αργού παίζει ρόλο στην προστασία και τη ρύθμιση της πίεσης στον κλίβανο μονοκρυστάλλων. Μετά την εκκένωση, γεμίζεται ο κλίβανος με αέριο αργού υψηλής καθαρότητας (η καθαρότητα πρέπει να είναι πάνω από 6/9). Αφενός, μπορεί να αποτρέψει την είσοδο εξωτερικού αέρα στον κλίβανο και την οξείδωση των υλικών πυριτίου. Αφετέρου, η πλήρωση με αέριο αργού μπορεί να διατηρήσει σταθερή την πίεση στον κλίβανο και να παρέχει ένα κατάλληλο περιβάλλον πίεσης για την ανάπτυξη κρυστάλλων. Επιπλέον, η ροή αερίου αργού μπορεί επίσης να απομακρύνει τη θερμότητα που παράγεται κατά τη διαδικασία ανάπτυξης κρυστάλλων, παίζοντας έναν συγκεκριμένο ψυκτικό ρόλο.
Σύστημα ψύξης νερού
Η λειτουργία του συστήματος ψύξης νερού είναι η ψύξη των διαφόρων εξαρτημάτων υψηλής θερμοκρασίας του μονοκρυσταλλικού κλιβάνου, ώστε να διασφαλίζεται η κανονική λειτουργία και η διάρκεια ζωής του εξοπλισμού. Κατά τη λειτουργία του μονοκρυσταλλικού κλιβάνου, ο θερμαντήρας,χωνευτήριο, το ηλεκτρόδιο και άλλα εξαρτήματα θα παράγουν πολλή θερμότητα. Εάν δεν ψυχθούν έγκαιρα, ο εξοπλισμός θα υπερθερμανθεί, θα παραμορφωθεί ή ακόμη και θα υποστεί ζημιά. Το σύστημα ψύξης νερού αφαιρεί τη θερμότητα αυτών των εξαρτημάτων κυκλοφορώντας νερό ψύξης για να διατηρήσει τη θερμοκρασία του εξοπλισμού εντός ασφαλούς εύρους. Ταυτόχρονα, το σύστημα ψύξης νερού μπορεί επίσης να βοηθήσει στη ρύθμιση της θερμοκρασίας στον κλίβανο για να βελτιώσει την ακρίβεια του ελέγχου της θερμοκρασίας.
Ηλεκτρικό σύστημα ελέγχου
Το ηλεκτρικό σύστημα ελέγχου είναι ο «εγκέφαλος» του μονοκρυσταλλικού κλιβάνου, υπεύθυνο για την παρακολούθηση και τον έλεγχο της λειτουργίας ολόκληρου του εξοπλισμού. Μπορεί να λαμβάνει σήματα από διάφορους αισθητήρες, όπως αισθητήρες θερμοκρασίας, αισθητήρες πίεσης, αισθητήρες θέσης κ.λπ., και να συντονίζει και να ελέγχει το μηχανικό σύστημα μετάδοσης, το σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας θέρμανσης, το σύστημα κενού, το σύστημα αργού και το σύστημα ψύξης νερού με βάση αυτά τα σήματα. Για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανάπτυξης κρυστάλλων, το ηλεκτρικό σύστημα ελέγχου μπορεί να ρυθμίσει αυτόματα την ισχύ θέρμανσης σύμφωνα με το σήμα θερμοκρασίας που ανατροφοδοτείται από τον αισθητήρα θερμοκρασίας. Ανάλογα με την ανάπτυξη του κρυστάλλου, μπορεί να ελέγχει την ταχύτητα κίνησης και τη γωνία περιστροφής του κρυστάλλου σποράς και του χωνευτηρίου. Ταυτόχρονα, το ηλεκτρικό σύστημα ελέγχου διαθέτει επίσης λειτουργίες διάγνωσης σφαλμάτων και συναγερμού, οι οποίες μπορούν να ανιχνεύσουν έγκαιρα ανώμαλες συνθήκες του εξοπλισμού και να διασφαλίσουν την ασφαλή λειτουργία του εξοπλισμού.
Ώρα δημοσίευσης: 23 Σεπτεμβρίου 2024