Co to jest system pieca do wzrostu kryształów

Piec do wzrostu monokryształów to wysoce wyspecjalizowane urządzenie stosowane do wytwarzania monokryształów wolnych od dyslokacji z polikrystalicznego materiału krzemowego. W środowisku argonu piec wykorzystuje grafitowy system grzewczy do topienia krzemu polikrystalicznego i hodowli krzemu monokrystalicznego metodą Czochralskiego. Piec składa się z sześciu kluczowych systemów, które działają w harmonii, aby zapewnić wydajny i wysokiej jakości wzrost kryształów. Systemy te obejmują mechaniczny układ przeniesienia napędu, układ kontroli temperatury ogrzewania, układ próżniowy, układ argonu, układ chłodzenia wodą i elektryczny układ sterowania.

Mechaniczny układ przeniesienia napędu

Mechaniczny układ przeniesienia napędu stanowi podstawę zdolności operacyjnej pieca do wzrostu monokrystalicznego. Odpowiada za kontrolowanie ruchu kryształu i tygla, w tym podnoszenie i obracanie kryształu zaszczepiającego oraz regulację położenia pionowego i obrotowego tygla. Precyzja kontrolowania tych parametrów ma kluczowe znaczenie dla powodzenia każdej fazy wzrostu kryształów, takiej jak zaszczepianie, przewężanie, osadzanie się na ramionach, wzrost o równej średnicy i ogonowanie. Dokładna kontrola położenia, prędkości i kąta kryształu zaszczepiającego na tych etapach gwarantuje, że kryształ będzie rósł zgodnie z wymaganymi warunkami procesu. Bez tego systemu piec nie byłby w stanie przeprowadzić precyzyjnej regulacji niezbędnej do wytworzenia kryształów wolnych od defektów.

System kontroli temperatury ogrzewania

U podstaw funkcjonalności pieca leży system kontroli temperatury ogrzewania, który odpowiada za wytwarzanie ciepła potrzebnego do stopienia krzemu polikrystalicznego i utrzymywanie stabilnej temperatury przez cały proces wzrostu kryształów. System ten składa się z elementów takich jak grzejnik, czujniki temperatury i moduł kontroli temperatury. Grzejnik, często wykonany z grafitu o wysokiej czystości, wytwarza ciepło poprzez konwersję energii elektrycznej na energię cieplną. Gdy materiał silikonowy osiągnie pożądaną temperaturę i stopi się, czujniki temperatury stale monitorują wahania. Czujniki te wysyłają dane w czasie rzeczywistym do jednostki sterującej, która dostosowuje moc wyjściową w celu utrzymania precyzyjnej temperatury w piecu. Utrzymanie stabilnej temperatury ma kluczowe znaczenie, ponieważ nawet niewielkie wahania mogą prowadzić do defektów kryształów lub nieprawidłowego wzrostu.

System próżniowy

System próżniowy ma kluczowe znaczenie w tworzeniu i utrzymywaniu idealnego środowiska niskociśnieniowego wymaganego podczas wzrostu kryształów. Działa na zasadzie usuwania powietrza, zanieczyszczeń i innych gazów z komory pieca za pomocą pomp próżniowych. Proces ten zapewnia pracę pieca przy ciśnieniach zwykle poniżej 5 TOR, co zapobiega utlenianiu materiału krzemowego podczas procesu wysokotemperaturowego. Dodatkowo środowisko próżniowe pomaga w eliminacji wszelkich lotnych zanieczyszczeń uwalnianych podczas wzrostu kryształów, co może znacząco poprawić czystość i ogólną jakość powstałego monokryształu. Dlatego system próżniowy nie tylko chroni krzem przed niepożądanymi reakcjami, ale także zwiększa wydajność i niezawodność pieca.

System gazu argonowego

System argonu służy dwóm głównym celom: ochronie materiału krzemowego przed utlenianiem i utrzymywaniu ciśnienia wewnętrznego pieca. Po procesie próżniowym do komory wprowadzany jest gazowy argon o wysokiej czystości (o poziomie czystości 6N lub wyższym). Argon, będący gazem obojętnym, tworzy barierę ochronną, która zapobiega reakcji pozostałego tlenu lub powietrza zewnętrznego ze stopionym krzemem. Dodatkowo kontrolowane wprowadzenie argonu pomaga ustabilizować ciśnienie wewnętrzne, zapewniając optymalne środowisko dla wzrostu kryształów. W niektórych przypadkach przepływ argonu pomaga również w usuwaniu nadmiaru ciepła z rosnącego kryształu, działając jako środek chłodzący w celu poprawy kontroli temperatury.

Układ chłodzenia wodą

Układ chłodzenia wodą zaprojektowano tak, aby zarządzał ciepłem wytwarzanym przez różne wysokotemperaturowe elementy pieca, takie jak grzejnik, tygiel i elektrody. Podczas pracy pieca elementy te wytwarzają znaczną ilość ciepła, które w przypadku pozostawienia bez kontroli może spowodować uszkodzenie lub deformację. Układ chłodzenia wodą zapewnia cyrkulację wody chłodzącej przez piec, aby rozproszyć nadmiar ciepła i utrzymać te komponenty w bezpiecznym zakresie temperatur roboczych. Oprócz wydłużania żywotności elementów pieca, układ chłodzenia odgrywa rolę pomocniczą, pomagając regulować temperaturę w piecu, poprawiając w ten sposób ogólną kontrolę temperatury i dokładność.

Elektryczny układ sterowania

Elektryczny system sterowania, często nazywany „mózgiem” pieca do hodowli monokrystalicznej, nadzoruje działanie wszystkich pozostałych systemów. System ten odbiera dane z różnych czujników, w tym czujników temperatury, ciśnienia i położenia, i wykorzystuje te informacje do dokonywania w czasie rzeczywistym regulacji mechanicznych układów przeniesienia napędu, ogrzewania, próżni, argonu i chłodzenia wodą. Na przykład elektryczny system sterowania może automatycznie regulować moc grzewczą na podstawie odczytów temperatury lub modyfikować prędkość i kąt obrotu kryształu i tygla podczas różnych faz procesu wzrostu. Dodatkowo system wyposażony jest w funkcje wykrywania usterek i alarmowania, co pozwala na szybką identyfikację wszelkich nieprawidłowości i podjęcie działań korygujących w celu zapewnienia bezpiecznej i wydajnej pracy.

Podsumowując, sześć głównych systemów pieca do wzrostu kryształów współpracuje w tandemie, aby ułatwić złożony proces wzrostu kryształów. Każdy system odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu warunków niezbędnych do produkcji wysokiej jakości monokryształów, zapewniając wydajną i bezpieczną pracę pieca. Niezależnie od tego, czy chodzi o kontrolę temperatury, ciśnienia czy ruchów mechanicznych, każdy system ma kluczowe znaczenie dla ogólnego sukcesu pieca.

---

Oferta Semicorexuwysokiej jakości części grafitowedo pieców do wzrostu kryształów. Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub potrzebujesz dodatkowych szczegółów, nie wahaj się z nami skontaktować.

Numer telefonu kontaktowego +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com