[發(fā)明專利]存儲(chǔ)介質(zhì)、晶體生長(zhǎng)方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810360381.2
• 申請(qǐng)日: 2018-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108411361B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何熠岑;門玉玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 何熠岑
• 主分類號(hào): C30B17/00
• 分類號(hào): C30B17/00;C30B29/20
• 代理公司: 上海政濟(jì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31479
• 代理人: 鄭金彩

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種晶體生長(zhǎng)方法及其系統(tǒng)，晶體生長(zhǎng)方法包括如下步驟：獲取晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)的視頻圖像。將藍(lán)寶石材料加熱至熔融狀態(tài)。調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度，同時(shí)分析藍(lán)寶石晶體在熔融狀態(tài)下的液流線圖像，借助圖像分析程序，將實(shí)時(shí)液流線間距變化圖像與預(yù)設(shè)液流線變化圖像作相似度擬合對(duì)比。當(dāng)在第一預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)，實(shí)時(shí)液流線間距變化圖像與預(yù)設(shè)液流線變化圖像的相似度大于或等于預(yù)設(shè)的第一相似百分比時(shí)，進(jìn)入引晶步驟。本發(fā)明能夠提高長(zhǎng)晶成功率，簡(jiǎn)化工藝，提高可實(shí)現(xiàn)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種晶體生長(zhǎng)方法及其系統(tǒng)，以及一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

藍(lán)寶石單晶體屬于人造寶石晶體，主要應(yīng)用于制作LED燈的關(guān)鍵材料，也是應(yīng)用于紅外軍事裝置、衛(wèi)星空間技術(shù)、高強(qiáng)度激光的重要窗口材料。目前，大尺寸的藍(lán)寶石單晶通常利用直拉法(Czochralskimethod)或泡生法(Kyropoulos method)來(lái)制備。

泡生法又稱之為凱氏長(zhǎng)晶法,簡(jiǎn)稱KY法。其原理與直拉法類似，先將原料加熱至熔點(diǎn)后熔化形成熔湯，再以單晶之晶種(SeedCrystal，又稱籽晶)接觸到熔湯表面，在籽晶與熔湯的固液界面上開(kāi)始生長(zhǎng)和籽晶相同晶體結(jié)構(gòu)的單晶，籽晶以極緩慢的速度往上拉升，但在籽晶往上拉晶一段時(shí)間以形成晶頸，待熔湯與籽晶界面的凝固速率穩(wěn)定后，籽晶便不再拉升，也沒(méi)有作旋轉(zhuǎn)，僅以控制冷卻速率方式來(lái)使單晶從上方逐漸往下凝固，最后凝固成一整個(gè)單晶晶碇。目前，全球的用于LED襯底的藍(lán)寶石晶片，有70％是通過(guò)泡生法生長(zhǎng)出來(lái)的。

在采用泡生法制備大尺寸藍(lán)寶石時(shí)，最為關(guān)鍵的階段在于利用籽晶從熔融狀態(tài)下的藍(lán)寶石液體中引出晶頸的引晶階段。其中，又以將籽晶接觸到熔湯表面的那一瞬間最為關(guān)鍵。如果此時(shí)的爐內(nèi)溫度過(guò)高，則籽晶會(huì)被熔湯直接融化，導(dǎo)致籽晶損耗和引晶失敗，而如果爐內(nèi)溫度過(guò)低，在進(jìn)入藍(lán)寶石過(guò)冷液體的瞬間，籽晶的附近就將會(huì)凝固大量的藍(lán)寶石晶體，由于凝固速度過(guò)快，將形成多晶晶格，這些多晶的晶格的傳染會(huì)導(dǎo)致也將導(dǎo)致長(zhǎng)晶失敗。

由于藍(lán)寶石晶體的熔點(diǎn)很高(2050℃),晶體生長(zhǎng)爐的熱場(chǎng)通常采用鎢鉬材料制成，而且一次98千克以上的大尺寸藍(lán)寶石晶體的生長(zhǎng)周期需要兩周以上，長(zhǎng)時(shí)間維持極高的溫度導(dǎo)致熱場(chǎng)材料發(fā)生嚴(yán)重?fù)p耗。而在熱場(chǎng)材料損耗后，下一次需要使藍(lán)寶石晶體熔融所需要的加熱功率將產(chǎn)生變化，因此，每次進(jìn)行引晶時(shí)，加熱器的輸出功率都需要重新調(diào)整。這導(dǎo)致了每次長(zhǎng)晶的時(shí)候，無(wú)法采用固定的功率來(lái)控制熱場(chǎng)溫度。同時(shí)，在2050℃的高溫下，由于無(wú)法采用接觸式溫度計(jì)來(lái)測(cè)量溫度，而非接觸式溫度計(jì)的誤差范圍較大，因此也無(wú)法采用固定的溫度值來(lái)控制熱場(chǎng)溫度。

在此前提下，現(xiàn)有技術(shù)通常只能依靠非接觸式溫度計(jì)調(diào)節(jié)到大致的溫度之后，根據(jù)操作人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)觀察液流線的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而判斷合適的下降籽晶的時(shí)機(jī)。

申請(qǐng)?zhí)枮?01310121996.7的中國(guó)發(fā)明專利，對(duì)此作了進(jìn)一步探索。其利用圖像分析程序，來(lái)觀測(cè)液流線間形成的小網(wǎng)格數(shù)量的變化，進(jìn)而調(diào)節(jié)爐內(nèi)熔體的溫度，直至小網(wǎng)格的數(shù)量在3-8個(gè)的范圍內(nèi)，進(jìn)而確定引晶溫度處于合適位置。

然而，液流線的運(yùn)動(dòng)速度較快，在利用圖像分析程序觀測(cè)時(shí)，液流線間形成的小網(wǎng)格數(shù)量的是不斷地在變化的，具有很大的不確定性。如果在某一瞬間，小網(wǎng)格的數(shù)量達(dá)到了3-8個(gè)的范圍內(nèi)，下一瞬間可能小網(wǎng)格的數(shù)量就已經(jīng)發(fā)生的新的變化。根據(jù)這一專利的方法直接降下籽晶具有巨大的風(fēng)險(xiǎn)。更遑論該專利的方法依然需要操作人員進(jìn)一步地結(jié)合觀察籽晶，依然十分依賴操作人員的操作經(jīng)驗(yàn)了。

因此，現(xiàn)有技術(shù)的泡生法制備大尺寸藍(lán)寶石的成品率不高,工藝的可重復(fù)性依然差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種晶體生長(zhǎng)方法及其系統(tǒng)，還有一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

本發(fā)明的晶體生長(zhǎng)方法，應(yīng)用于泡生法藍(lán)寶石晶體生長(zhǎng)，包括如下步驟：

獲取晶體生長(zhǎng)爐內(nèi)的視頻圖像。