ما هي الأنظمة الستة للفرن البلوري الواحد؟

الفرن البلوري المفرد هو جهاز يستخدمسخان الجرافيتلإذابة مواد السيليكون متعددة البلورات في بيئة غاز خامل (الأرجون) وتستخدم طريقة Czochralski لتنمية بلورات مفردة غير مخلوعة. وتتكون بشكل رئيسي من الأنظمة التالية:

نظام النقل الميكانيكي

نظام النقل الميكانيكي هو نظام التشغيل الأساسي للفرن البلوري الأحادي، وهو المسؤول بشكل رئيسي عن التحكم في حركة البلورات والبوتقاتبما في ذلك رفع وتدوير بلورات البذور ورفع وتدويرالبوتقات. يمكنه ضبط المعلمات بدقة مثل الموضع والسرعة وزاوية الدوران للبلورات والبوتقات لضمان التقدم السلس لعملية نمو البلورات. على سبيل المثال، في مراحل نمو البلورات المختلفة مثل البذر والتعنق والتحمل ونمو القطر المتساوي والمخلفات، يجب التحكم بدقة في حركة بلورات البذور والبوتقات بواسطة هذا النظام لتلبية متطلبات عملية نمو البلورات.
نظام التحكم في درجة حرارة التدفئة

هذا هو أحد الأنظمة الأساسية للفرن البلوري المفرد، والذي يستخدم لتوليد الحرارة والتحكم بدقة في درجة الحرارة في الفرن. وتتكون بشكل أساسي من مكونات مثل السخانات وأجهزة استشعار درجة الحرارة وأجهزة التحكم في درجة الحرارة. عادة ما يكون السخان مصنوعًا من مواد مثل الجرافيت عالي النقاء. بعد أن يتم تحويل التيار المتردد وتخفيضه لزيادة التيار، يقوم السخان بتوليد الحرارة لإذابة المواد متعددة البلورات مثل البولي سيليكون في البوتقة. يراقب مستشعر درجة الحرارة التغيرات في درجة الحرارة في الفرن في الوقت الفعلي وينقل إشارة درجة الحرارة إلى وحدة التحكم في درجة الحرارة. يتحكم جهاز التحكم في درجة الحرارة بدقة في قوة التسخين وفقًا لمعلمات درجة الحرارة المحددة وإشارة درجة الحرارة المرتدة، وبالتالي الحفاظ على استقرار درجة الحرارة في الفرن وتوفير بيئة درجة حرارة مناسبة لنمو البلورات.

نظام فراغ

تتمثل الوظيفة الرئيسية لنظام التفريغ في إنشاء بيئة مفرغة في الفرن والحفاظ عليها أثناء عملية نمو البلورة. يتم استخراج غازات الهواء والشوائب الموجودة في الفرن من خلال مضخات التفريغ وغيرها من المعدات لجعل ضغط الغاز في الفرن يصل إلى مستوى منخفض للغاية، بشكل عام أقل من 5TOR (torr). وهذا يمكن أن يمنع أكسدة مادة السيليكون في درجات حرارة عالية ويضمن نقاء وجودة نمو البلورات. وفي الوقت نفسه، تساعد بيئة الفراغ أيضًا على إزالة الشوائب المتطايرة المتولدة أثناء عملية نمو البلورات وتحسين جودة البلورة.
نظام الأرجون

يلعب نظام الأرجون دورًا في حماية وتنظيم الضغط في الفرن في الفرن البلوري المفرد. بعد التنظيف بالمكنسة الكهربائية، يتم تعبئة غاز الأرجون عالي النقاء (يجب أن يكون النقاء أعلى من 6 9) في الفرن. من ناحية، يمكن أن يمنع الهواء الخارجي من دخول الفرن ويمنع أكسدة مواد السيليكون؛ من ناحية أخرى، فإن تعبئة غاز الأرجون يمكن أن تحافظ على الضغط في الفرن مستقرًا وتوفر بيئة ضغط مناسبة لنمو البلورات. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤدي تدفق غاز الأرجون أيضًا إلى إزالة الحرارة المتولدة أثناء عملية نمو البلورات، مما يلعب دورًا تبريديًا معينًا.
نظام تبريد الماء

تتمثل وظيفة نظام تبريد الماء في تبريد المكونات المختلفة ذات درجة الحرارة العالية للفرن البلوري المفرد لضمان التشغيل العادي وعمر الخدمة للمعدات. أثناء تشغيل الفرن البلوري المفرد، السخان،بوتقةسيولد القطب الكهربائي والمكونات الأخرى الكثير من الحرارة. إذا لم يتم تبريدها في الوقت المناسب، فسوف ترتفع درجة حرارة المعدات أو تتشوه أو حتى تتلف. يقوم نظام تبريد الماء بإزالة حرارة هذه المكونات عن طريق تدوير ماء التبريد للحفاظ على درجة حرارة الجهاز ضمن نطاق آمن. في نفس الوقت، يمكن لنظام التبريد المائي أن يساعد أيضًا في ضبط درجة الحرارة في الفرن لتحسين دقة التحكم في درجة الحرارة.
نظام التحكم الكهربائي

نظام التحكم الكهربائي هو "العقل" للفرن البلوري المفرد، وهو المسؤول عن مراقبة ومراقبة تشغيل المعدات بأكملها. يمكنها استقبال إشارات من أجهزة استشعار مختلفة، مثل أجهزة استشعار درجة الحرارة، وأجهزة استشعار الضغط، وأجهزة استشعار الموضع، وما إلى ذلك، وتنسيق والتحكم في نظام النقل الميكانيكي ونظام التحكم في درجة حرارة التدفئة ونظام الفراغ ونظام الأرجون ونظام تبريد المياه بناءً على هذه الإشارات. على سبيل المثال، أثناء عملية نمو البلورات، يمكن لنظام التحكم الكهربائي ضبط طاقة التسخين تلقائيًا وفقًا لإشارة درجة الحرارة التي يغذيها مستشعر درجة الحرارة؛ وفقًا لنمو البلورة، يمكنها التحكم في سرعة الحركة وزاوية دوران بلورة البذور والبوتقة. في الوقت نفسه، يحتوي نظام التحكم الكهربائي أيضًا على وظائف تشخيص الأخطاء والإنذار، والتي يمكنها اكتشاف الظروف غير الطبيعية للمعدات في الوقت المناسب وضمان التشغيل الآمن للمعدات.