熔体生长与热场检测

1、熔体生长及热场检测YAOGANWULIJICHU-2015-6-遥 感 物 理 基 础热处理技术简介热处理技术简介 热处理技术原理热处理技术原理引引 入入炉温检测技术炉温检测技术目录目录你首先想到的是？各种钢各种铸铁黄铜合金铝合金常见材料的熔点15351400-1500142510831064660纯铁低碳钢铸钢铜金铝宝石晶体的工艺条件晶体名称坩埚与模具材料熔点/生长方向温度梯度/(/mm)生长速度/(mm/h)钆镓石榴石（GGG）尖晶石（MgAl2O4）金绿宝石（Be Al2O4）钇铝石榴石（YAG）红宝石（Al2O3）无色蓝宝石（Al2O3）钽铌酸锂（LTN）铱铱钼铱钼钼铂18252105

2、1900195020502050110 21111000111100010001Z轴5005720506060约1201520586020140l热处理技术简介热处理技术简介 世界上主要的熔体生长方法包括晶体提拉法、导模法、热交换法、泡生法。热处理技术简介热处理技术简介 l热处理技术原理热处理技术原理 提拉法提拉法(Czochralski method) 先将原料加热至熔点后熔化形成熔体，再利用一单晶籽晶接触到熔体表面，在籽晶与熔体的固液界面上因温度差而形成过冷。于是熔体开始在籽晶表面凝固并生长和籽晶相同晶体结构的单晶。籽晶同时以极缓慢的速度往上拉升，并伴随以一定的转速旋转，随着籽晶的向上拉升

3、，熔体逐渐凝固于籽晶的液固界面上，进而形成一轴对称的单晶晶棒。 提拉法提拉法 (Czochralski method)原理示意图原理示意图 热处理技术原理热处理技术原理 导膜法(Edge-defined Film-fed Growth，EFG) 该方法亦称“边缘限定薄膜供料生长”技术，简称“EFG”法，最早与20世纪60年代由英国的Harold LaBella及苏联的Stepanov独自发明。导模法是提拉法的一种变形，是一种近尺寸成型技术（near-net-shaping），即直接从熔体中生长出所需形状的晶体毛坯。导膜法生长装置示意图导膜法生长装置示意图 模具顶部熔体薄膜的形成发展过程示意图模

4、具顶部熔体薄膜的形成发展过程示意图 泡生法泡生法 (Kyropoulos method) 先将原料加热至熔点后熔化形成熔体，再以单晶的籽晶(Seed Crystal，又称籽晶棒)接触到熔体表面，在籽晶与熔体的固液界面上开始生长和籽晶相同晶体结构的单晶，籽晶以极缓慢的速度往上拉升，但在籽晶往上拉晶一段时间以形成晶颈，待熔体与籽晶界面的凝固速率稳定后，籽晶便不再拉升，也没有作旋转，仅以控制冷却速率方式来使单晶从上方逐渐往下凝固，最后凝固成一整个单晶晶碇 泡生法泡生法(Kyropoulos method)原理示意图原理示意图 原料熔化 大约加热到电压约1010.5Volt时，推估温度达2100（蓝宝

5、石的熔点约2040），可使原料完全溶化，形成熔体。氧化铝原料熔化后形成熔体情形氧化铝原料熔化后形成熔体情形生长晶体关键步骤：下籽晶 当原料完全溶化形成熔体时，必须让熔体持温一小时，确保熔体内部温度分布均匀且温度适中，才可下籽晶，若在熔体表面有凝固浮岛存在，则需再调整电压使凝固浮岛在一段时间内消失。 在下籽晶前，必须先作净化籽晶的动作，熔化一部分，使预定生长晶体之籽晶表面更干净，以提高晶体生长的质量。熔体表面有凝固浮岛的照片熔体表面有凝固浮岛的照片（a）多边形）多边形 （b）长条形）长条形 下籽晶照片下籽晶照片 缩颈生长 当籽晶接触到熔体时，此时将产生一固液接口，晶颈便从籽晶接触到熔体的固液接口

6、处开始生长。 这个阶段主要是判断并微调生长晶体之熔体温度。若晶颈生长速度太快，表示温度过低，必须调高温度。若晶体生长速度太慢，或是籽晶有熔化现象，表示温度过高，必须调降温度。由缩颈的速度来调整温度，使晶体生长温度达到最适化。晶生长（晶生长（a）示意图，（）示意图，（b）实际情形照片颈）实际情形照片颈 等径生长 当温度调整到最适化时，就停止缩颈程序，并开始生长晶身，生长晶身时不需要靠拉晶装置往上提拉，此时只需要以自动方式调降电压值，使温度慢慢下降，熔体就在坩埚内从籽晶所延伸出来的单晶接口上，从上往下慢慢凝固成一整个单晶晶碇。晶体开始生长时期照片晶体开始生长时期照片 晶体脱离坩埚程序 从重量传感器

7、显示的数据变化，可得知晶体是否沾黏到坩埚内壁，当熔体在坩埚中凝固形成晶体后，晶体周围会黏着坩埚内壁，必须在晶体生长完成后使晶体与坩埚内壁分离，以利后续之晶体取出。 使用的方式是瞬间加热，使黏住坩埚部份的晶体熔化，从重量传感器显示的数据可以得知晶体与坩埚是否分离，当晶体与坩埚分离后，必须继续降温，否则会使晶体重新熔化回去。退火 晶体生长完毕又完成与坩埚脱离程序后，必须让晶体在炉体内缓慢的降温冷却，利用冷却过程来使晶体进行退火，以消除晶体在生长时期内部所累积的内应力，避免所残留的内部应力，造成晶体在降温时因释放应力而产生龟裂。待完成退火后，关掉加热电压，继续冷却，当炉内温度降至室温后再取出蓝宝石晶

8、体以继续后续的分析程序。冷却 经过一整天的降温冷却，待晶体完全冷却至室温后，再打开炉盖，取出晶体（a）晶体中的微气孔（）晶体中的微气孔（b）放大照片）放大照片 C平面晶圆上的位错照片（平面晶圆上的位错照片（a） 氧化铝原子排列位错坑（氧化铝原子排列位错坑（b）炉温检测技术炉温检测技术ABC炉温检测技术炉温检测技术炉温指的是什么？我们测得的温度是谁的温度？测温时什么因素会导致前后标准不一致？传统炉温检测技术传统炉温检测技术位移法利用一只装配式热电偶在炉内移动,从而测得各部分的温度 。多只传感器测量法将多只传感器同时放入炉内对有效加热区进行测量。两种不同的测温方式l根据全辐射强度定理，即物体的总辐

9、射强度与物体温度的四次方成正比的关系来进行测量的。组成：辐射感温器和显示仪表两部分特点：可用于测量40020000C的高温，多为现场安装式结构。l为适应现场高温环境的要求，可在辐射感温器外加装水冷夹套。辐射高温计测量的温度称为辐射温度，被测对象为非黑体时，要通过修正才能得到非黑体的真实温度。 1物镜；2外壳；3补偿光阑；4座架；5热电堆；6接线柱；7穿线套；8盖；9目镜；10校正片；11小齿轴l原理：通过测量热辐射体在两个或两个以上波长的光谱辐射亮度之比来测量温度。 特点：准确度高，响应快，可观察小目标 (最小可到2mm)。l因为实际物体的单色黑度系数和全辐射黑度系数的数值相差很大，但是对同一物体的不同波长的单色黑度系数和来说，其比值的变化却很小。所以用比色温度计测得的温度称为比色温度，它与物体的真实温度很接近，一般可以不进行校正。比色温度计-End-谢谢观看林敏PPT设计工作室荣誉出品我就是我，不做作单纯的颜色在每个投影仪下我就是那样的绽放最初的色彩你如果将我收纳，我就做你的小二01亲，选择我没有错亲，选择我没有错02和我一起，见证神奇和我一起，见证神奇03有免费渠道和收费渠道有免费渠道和收费渠道04选择免费请进选择免费请进QQQQ群群灵感，有时候很空幻，所以我在键盘上飞扬鼠标我握着它，感觉它的温度它是我制