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专利号: 2019107293434
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-04-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种晶体高质量快速生长控制方法,其特征在于,该方法是通过晶体生长系统实现的,所述的晶体生长系统包括生长装置、控制装置和基于视觉的尺寸检测装置;生长装置包括带夹套的育晶罐、测量育晶罐中生长溶液温度的热电阻、安装在育晶罐内的载晶架、带动载晶架正反转动的直流伺服电机、安装在育晶罐夹套内的电加热器;控制装置包括PLC、触摸屏、直流伺服驱动器、输入输出接口、计时器;基于视觉的尺寸检测装置包括光源、相机和计算机;

所述的一种晶体高质量快速生长控制方法,具体包括以下步骤:

(1)育晶罐中装入生长溶液,晶核放到载晶架上后,晶体生长系统进入运行准备状态,在触摸屏上进行初始设定值的设定:生长溶液温度TEM(0),单位为℃,二位小数;生长溶液温度上限TEMmax,生长溶液温度下限TEMmin;生长溶液降温速率ΔTEM(0),单位为℃/小时,二位小数;生长溶液降温速率上限ΔTEMmax,生长溶液降温速率下限ΔTEMmin;晶体比生长速率E(0),单位为%,二位小数,晶体比生长速率上限Emax,晶体比生长速率下限Emin;晶体比体积生长速率F(0),单位为%,二位小数,晶体比体积生长速率上限Fmax,晶体比体积生长速率下限Fmin;晶体总高度H1(0)、晶体的下半部立方体的高度H2(0)和宽度D(0),单位为mm,一位小数;生长晶体的表面积S(0),单位为mm2,二位小数;生长晶体的体积V(0),单位为mm3,二位小数;k是自然数,代表离散时刻,k∈[0,7200];

(2)晶体生长系统进入自动运行状态,计时器T开始计时;

(3)PLC控制直流伺服电机带动载晶架以每分钟n1转的速度顺时针旋转N1圈,然后停止T1秒,再以每分钟n2转的速度逆时针旋转N2圈,停止T2秒;以此方法顺时针旋转、停止、逆时针旋转、停止,循环运行,使生长溶液与晶核充分接触;

顺时针旋转、停止和逆时针旋转、停止时通过基于视觉的尺寸检测装置在线检测晶体的尺寸:总高度H1(k)、晶体的下半部立方体的高度H2(k)和宽度D(k),单位为mm,一位小数;

PLC检测生长溶液的温度,通过控制育晶罐夹套内的电加热器先加热夹套中的水,再通过罐壁热交换使育晶罐内生长溶液的温度控制为TEM(k),控制精度为±0.01℃;

计算k时刻生长晶体的表面积

k时刻生长晶体的体积

(4)判断计时器T等于1小时是否成立,不成立则转到步骤(3);成立则转到步骤(5);

(5)判断计时器k≥24是否成立,不成立则转到步骤(11);成立则计算k时刻晶体比生长速率 晶体比体积生长速率 转到步骤(6);

(6)判断计时器k<7200或TEM(k)>TEMmin是否成立,不成立则转到步骤(12);成立则转到步骤(7);

(7)判断E(k)≥Emax是否成立,成立则 当Δ

TEM(k)<ΔTEMmin则ΔTEM(k)=ΔTEMmin,转到步骤(8);不成立则转到步骤(8);

(8)判断E(k)≤Emin是否成立,成立则 当Δ

TEM(k)>ΔTEMmax则ΔTEM(k)=ΔTEMmax,转到步骤(9);不成立则转到步骤(9);

(9)判断F(k)≥Fmax是否成立,成立则 当Δ

TEM(k)<ΔTEMmin则ΔTEM(k)=ΔTEMmin,转到步骤(10);不成立则转到步骤(10);

(10)判断F(k)≤Fmin是否成立,成立则 当Δ

TEM(k)>ΔTEMmax则ΔTEM(k)=ΔTEMmax,转到步骤(11);不成立则转到步骤(11);

(11)计时器T清零,TEM(k+1)=TEM(k)-ΔTEM(k),k=k+1,计时器T开始计时;转到步骤(3);

(12)晶体生长结束。