[發(fā)明專利]一種基于力矩平衡的鈮酸鋰晶棒定量生長控制裝置在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202111278210.3 | 申請日: | 2021-10-30 |
| 公開(公告)號: | CN114150373A | 公開(公告)日: | 2022-03-08 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 洪愛俊 | 申請(專利權(quán))人: | 江西師范大學(xué) |
| 主分類號: | C30B15/28 | 分類號: | C30B15/28;C30B29/30 |
| 代理公司: | 南昌華成聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36126 | 代理人: | 張建新 |
| 地址: | 330000 *** | 國省代碼: | 江西;36 |
| 權(quán)利要求書: | 查看更多 | 說明書: | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 基于 力矩 平衡 鈮酸鋰晶棒 定量 生長 控制 裝置 | ||
一種基于力矩平衡的鈮酸鋰晶棒定量生長控制裝置,坩堝以及杠桿系統(tǒng);坩堝內(nèi)裝盛恒定溫度的定量料液;杠桿系統(tǒng)包括工作臺和固定在工作臺上的支座,支座上樞接有杠桿,杠桿的一懸臂端部固定有籽晶桿,另一懸臂上設(shè)置有配重滑塊;工作臺上固定有卡座,杠桿的一端部處于卡座內(nèi),卡座內(nèi)底部設(shè)置有壓敏電阻,杠桿的一端部壓在壓敏電阻上,壓敏電阻為比較電路的一部分;控制配重滑塊、工作臺位移的程序依據(jù)待生成的晶棒的形狀設(shè)置,比較電路的輸出控制工作臺上升阻斷晶棒生長。本發(fā)明改變了現(xiàn)有技術(shù)的控制方式,通過軟件程序替代了貴重的自動直徑控制系統(tǒng),坩堝的溫度恒定,同時依據(jù)料液的定量增設(shè)有比較電路,保證了生長的可靠性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及鈮酸鋰晶棒制備領(lǐng)域,具體涉及一種基于力矩平衡的鈮酸鋰晶棒定量生長控制裝置。
背景技術(shù)
LiNbO3是非線性光學(xué)級晶體,廣泛應(yīng)用于參量振蕩器、倍頻、聲光器件、光學(xué)調(diào)制器。提拉法是目前鈮酸鋰單晶晶棒生長的主流制備方法,先后經(jīng)過引晶縮頸、擴肩、收肩、等徑、收尾、脫離等工藝步驟后制成,是當前的鈮酸鋰晶體的主要生產(chǎn)方式。
提拉法制備過程中,需要在自動直徑控制系統(tǒng)(ADC)的調(diào)控作用下完成,而當下鈮酸鋰晶體一方面朝向高品質(zhì)化方向發(fā)展,如要求單晶內(nèi)部無生長紋,生長紋的存在使得單晶晶棒內(nèi)部存在應(yīng)力,易崩裂而報廢;再一方面基于成本和效率的要求朝向大尺寸化方向發(fā)展,目前工藝所制備的單根晶體均超過20Kg,單根晶棒懸吊在自動直徑控制系統(tǒng)上,自動直徑控制系統(tǒng)通過電子電路測量晶棒的重量,懸吊系統(tǒng)提拉自動直徑控制系統(tǒng)和晶棒向上移動,單晶逐步生長,單晶生長的增量通過自動直徑控制系統(tǒng)實時反應(yīng),自動直徑控制系統(tǒng)對獲取的重量進行比對,通過控制坩堝內(nèi)料液的溫度對生長進行糾偏。
現(xiàn)有技術(shù)通過自動直徑控制系統(tǒng)(ADC)進行調(diào)控存在以下問題:一方面,目前的自動直徑控制系統(tǒng)系統(tǒng)均采用電子稱為核心部件并配置有復(fù)雜的其他部件,硬件成本高昂,部分精密器件國內(nèi)尚無合格廠家而只能進口,單晶實際生長情況是動態(tài)的且緩慢的,對單晶生長的控制要求自動直徑控制系統(tǒng)具有很高的精度,而在實際中是很難同時滿足大量程和高精度的雙重要求;另一方面,晶棒的生長過程中,對晶棒生長的變徑生長提出了更高的要求以為得到不同形狀的晶棒,或至少在現(xiàn)有技術(shù)下縮頸、擴肩、收肩的環(huán)節(jié)中也存在變徑的要求,目前是通過改變提拉的速度進行控制,但在變速過程中存在加速度的變化進而影響自動直徑控制系統(tǒng)的測量,使得反饋存在誤差,需要待測量穩(wěn)定后才能進行反饋控制,此延遲使得對晶棒的生長控制存在延遲和不穩(wěn)定;再一方面,鈮酸鋰(LiNbO3)晶棒的析出并不是按化學(xué)式所表述的元素關(guān)系等比例的析出,鈮酸鋰的分子式的關(guān)系可表征為Li0.9-1NbO3,隨著生長的進行,剩余料液逐漸渾濁,此時繼續(xù)生長后,晶棒內(nèi)部的生長紋的出現(xiàn)概率大幅度提升,生長紋導(dǎo)致的晶棒內(nèi)存在應(yīng)力,易使得晶棒崩裂報廢。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)背景技術(shù)提出的問題,本發(fā)明提供一種基于力矩平衡的鈮酸鋰晶棒定量生長控制裝置來解決,接下來對本發(fā)明做進一步地闡述。
一種基于力矩平衡的鈮酸鋰晶棒定量生長控制裝置,其特征在于坩堝以及杠桿系統(tǒng);坩堝內(nèi)裝盛恒定溫度的定量料液;杠桿系統(tǒng)包括工作臺和固定在工作臺上的支座,支座上樞接有杠桿,杠桿的一懸臂端部固定有籽晶桿,籽晶桿懸置于坩堝上方,另一懸臂上設(shè)置有配重滑塊;工作臺上固定有卡座,杠桿的一端部處于卡座內(nèi),卡座內(nèi)底部設(shè)置有壓敏電阻,杠桿的一端部壓在壓敏電阻上,壓敏電阻為比較電路的一部分;控制配重滑塊、工作臺位移的程序依據(jù)待生成的晶棒的形狀設(shè)置,比較電路的輸出控制工作臺上升阻斷晶棒生長。
可選地,比較電路的光敏電阻R1與電阻R2串聯(lián)在恒定電壓源與接地線之間,光敏電阻R1與電阻R2間的節(jié)點連接比較器C的同相輸入端,比較器C的反相輸入端通過電阻R3連接恒定電壓源,同相輸入端通過電阻R4接地的同時還通過電阻R5連接輸出端,比較器內(nèi)設(shè)有預(yù)設(shè)值,比較器輸出端與接地作為輸出。
作為優(yōu)選地,比較電路的電阻R2為變阻器,改變電阻R2的阻值適應(yīng)不同量的料液。
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