شش سیستم یک کوره تک کریستالی چیست؟

کوره تک کریستال دستگاهی است که از aبخاری گرافیتیبرای ذوب مواد سیلیکونی پلی کریستالی در یک محیط گاز بی اثر (آرگون) و از روش Czochralski برای رشد تک بلورهای بدون جابجایی استفاده می کند. عمدتاً از سیستم های زیر تشکیل شده است:

سیستم انتقال مکانیکی

سیستم انتقال مکانیکی سیستم عامل اصلی کوره تک کریستال است که عمدتاً وظیفه کنترل حرکت کریستال ها وبوته هااز جمله بلند کردن و چرخش بلورهای بذر و بلند کردن و چرخشبوته ها. این می تواند پارامترهایی مانند موقعیت، سرعت و زاویه چرخش کریستال ها و بوته ها را به دقت تنظیم کند تا از پیشرفت روان فرآیند رشد کریستال اطمینان حاصل کند. به عنوان مثال، در مراحل مختلف رشد بلور مانند کاشت، گردن، شانه زدن، رشد با قطر یکسان و باطله، حرکت کریستال‌ها و بوته‌های بذر باید به‌طور دقیق توسط این سیستم کنترل شود تا نیازهای فرآیند رشد کریستال برآورده شود.
سیستم کنترل دمای گرمایش

این یکی از سیستم های هسته ای کوره تک کریستال است که برای تولید گرما و کنترل دقیق دما در کوره استفاده می شود. عمدتاً از اجزایی مانند بخاری ها، سنسورهای دما و کنترل کننده های دما تشکیل شده است. بخاری معمولا از موادی مانند گرافیت با خلوص بالا ساخته می شود. پس از تبدیل جریان متناوب و کاهش آن برای افزایش جریان، هیتر حرارت تولید می کند تا مواد پلی کریستالی مانند پلی سیلیکون را در بوته ذوب کند. سنسور دما تغییرات دما را در کوره به صورت بلادرنگ کنترل می کند و سیگنال دما را به کنترل کننده دما منتقل می کند. کنترل کننده دما با توجه به پارامترهای دمایی تنظیم شده و سیگنال دمای بازخورد، قدرت گرمایش را به دقت کنترل می کند و در نتیجه پایداری دما را در کوره حفظ می کند و محیط دمایی مناسبی را برای رشد کریستال فراهم می کند.

سیستم خلاء

عملکرد اصلی سیستم خلاء ایجاد و حفظ یک محیط خلاء در کوره در طول فرآیند رشد کریستال است. هوا و گازهای ناخالص در کوره از طریق پمپ‌های خلاء و سایر تجهیزات استخراج می‌شوند تا فشار گاز در کوره به سطح بسیار پایین، معمولاً زیر 5TOR (torr) برسد. این می تواند از اکسید شدن مواد سیلیکونی در دماهای بالا جلوگیری کند و خلوص و کیفیت رشد کریستال را تضمین کند. در عین حال، محیط خلاء نیز برای از بین بردن ناخالصی های فرار تولید شده در طول فرآیند رشد کریستال و بهبود کیفیت کریستال مناسب است.
سیستم آرگون

سیستم آرگون در محافظت و تنظیم فشار در کوره در کوره تک کریستال نقش دارد. پس از جاروبرقی، گاز آرگون با خلوص بالا (خلوص باید بالاتر از 6 9 باشد) در کوره پر می شود. از یک طرف، می تواند از ورود هوای بیرون به کوره جلوگیری کند و از اکسید شدن مواد سیلیکونی جلوگیری کند. از طرفی پر شدن گاز آرگون می تواند فشار را در کوره ثابت نگه دارد و محیط فشار مناسبی را برای رشد کریستال فراهم کند. علاوه بر این، جریان گاز آرگون همچنین می تواند گرمای تولید شده در طول فرآیند رشد کریستال را از بین ببرد و نقش خنک کننده خاصی را ایفا کند.
سیستم خنک کننده آب

عملکرد سیستم خنک کننده آب خنک کردن اجزای مختلف با دمای بالا کوره تک کریستال برای اطمینان از عملکرد عادی و عمر مفید تجهیزات است. در حین کار کوره تک کریستال، بخاری،بوته، الکترود و سایر اجزاء گرمای زیادی تولید می کنند. اگر آنها به موقع خنک نشوند، تجهیزات بیش از حد گرم می شوند، تغییر شکل می دهند یا حتی آسیب می بینند. سیستم خنک کننده آب با گردش آب خنک کننده گرمای این اجزا را از بین می برد تا دمای تجهیزات را در محدوده ایمن نگه دارد. در عین حال، سیستم خنک کننده آب نیز می تواند به تنظیم درجه حرارت در کوره برای بهبود دقت کنترل دما کمک کند.
سیستم کنترل الکتریکی

سیستم کنترل الکتریکی "مغز" کوره تک کریستالی است که مسئول نظارت و کنترل عملکرد کل تجهیزات است. می تواند سیگنال های سنسورهای مختلف مانند سنسورهای دما، سنسورهای فشار، سنسورهای موقعیت و ... را دریافت کند و بر اساس این سیگنال ها سیستم انتقال مکانیکی، سیستم کنترل دمای گرمایش، سیستم خلاء، سیستم آرگون و سیستم خنک کننده آب را هماهنگ و کنترل کند. به عنوان مثال، در طول فرآیند رشد کریستال، سیستم کنترل الکتریکی می تواند به طور خودکار قدرت گرمایش را با توجه به سیگنال دما که توسط سنسور دما بازگردانده می شود، تنظیم کند. با توجه به رشد کریستال، می تواند سرعت حرکت و زاویه چرخش کریستال دانه و بوته را کنترل کند. در عین حال، سیستم کنترل الکتریکی همچنین دارای عملکردهای تشخیص عیب و هشدار است که می تواند شرایط غیرعادی تجهیزات را به موقع تشخیص دهد و از عملکرد ایمن تجهیزات اطمینان حاصل کند.