我國人工晶體生長設(shè)備之發(fā)展?fàn)顩r

摘要：本文回顧了我國人工晶體生長設(shè)備之發(fā)展歷史，展望了人工晶體生長設(shè)備之發(fā)展前景。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

關(guān)鍵詞：晶體生長設(shè)備  單晶爐 
        我國人工晶體材料工業(yè)經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)之發(fā)展，在廣大科技工作者之共同努力下，取得了巨大之成就，已具有較高之技術(shù)水平和較大之生產(chǎn)能力，而為之配套服務(wù)之晶體生長設(shè)備—單晶爐也隨之得到了飛速之發(fā)展。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：在40多年之發(fā)展過程中，緊跟國際先進(jìn)技術(shù)，使我國之晶體生長設(shè)備從無到有、從小到大、從單一品種到多品種系列化，一步一個(gè)腳印地發(fā)展壯大起來。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
  

  一、人工晶體生長設(shè)備之歷史回顧
   （一）半導(dǎo)體硅材料生長設(shè)備
        1961年，在中國科學(xué)院半導(dǎo)體物理所林蘭英院士之親自指導(dǎo)下，北京機(jī)械學(xué)院工廠（西安理工大學(xué)工廠之前身）之技術(shù)人員與半導(dǎo)體物理所之技術(shù)人員共同研制出了我國第一臺(tái)人工晶體生長設(shè)備—TDK-36型單晶爐，并且成功拉制出了我國第一根無位錯(cuò)之硅單晶，單晶質(zhì)量接近當(dāng)時(shí)之國際先進(jìn)水平，TDK-36型單晶爐榮獲國家級(jí)新產(chǎn)品獎(jiǎng)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：TDK-36型單晶爐投料量只有1kg，拉制單晶直徑Φ35mm。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：1973年開發(fā)了TDR-40型單晶爐，投料量3kg，單晶直徑Φ50mm。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：1978年，開發(fā)了TDR-50型單晶爐，投料量12kg，拉制單晶直徑Φ75mm。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

        20世紀(jì)80年代后期，我國半導(dǎo)體材料工業(yè)迅速發(fā)展，國內(nèi)半導(dǎo)體材料制造廠家大量引進(jìn)美國KAYEX－－CG3000型軟軸提拉單晶爐。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：為滿足我國半導(dǎo)體材料工業(yè)不斷發(fā)展之需要，1988年西安理工大學(xué)工廠承擔(dān)了國家“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，研制成功了TDR-62系列軟軸單晶爐，投料量增至30kg，拉制單晶直徑Φ125mm。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：該爐型采用軟軸提拉機(jī)構(gòu)，大大降低了設(shè)備高度。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：等徑控制采用IRCON光學(xué)高溫計(jì)、計(jì)算機(jī)對(duì)直徑信號(hào)進(jìn)行控制。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：我國區(qū)熔硅單晶之發(fā)展也非常快，特別是3-4寸區(qū)熔硅單晶之需求量在不斷上升，為此，1989年我們研制成功TDL-FZ35型區(qū)熔爐，用以生產(chǎn)功率器件所需3～4寸之高質(zhì)量硅單晶。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：該設(shè)備設(shè)置有晶體夾持機(jī)構(gòu)，以保證穩(wěn)定生長3-4寸單晶。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：在該設(shè)備中首次采用了大直徑焊接波紋管副室結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)部件采用精密滾動(dòng)絲杠、直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、直流力矩機(jī)等精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，提高了整機(jī)之運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平，到目前為止仍是國內(nèi)3-4寸區(qū)熔硅單晶之主要生長設(shè)備。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：為了滿足市場(chǎng)對(duì)6-8寸之需求，1996年開發(fā)生產(chǎn)了TDR-80型直拉硅單晶爐。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

       該單晶爐籽晶在爐內(nèi)有效行程為2500mm，坩堝行程為400mm，爐室內(nèi)徑800mm，投料量達(dá)到60kg，拉制單晶直徑Φ200mm。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：爐蓋為橢圓封頭形式，副室爐門之開啟與閉合采用機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便快速準(zhǔn)確地啟閉爐門。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：上下軸之密封采用了國際上先進(jìn)之密封技術(shù)-磁流體密封，密封效果好，旋轉(zhuǎn)扭矩小，提高了整機(jī)運(yùn)行之可靠性。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：籽晶提升采用了穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)異之卷?xiàng)钐嵘龣C(jī)構(gòu)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：計(jì)算機(jī)測(cè)控單元選用研華AWS-822工業(yè)級(jí)一體化工作站作為控制主機(jī)，配備全隔離A/D、D/A接口作為控制單元，該爐型1997年通過部級(jí)鑒定，1998年榮獲國家經(jīng)貿(mào)委考試合格頒發(fā)之國家級(jí)新產(chǎn)品獎(jiǎng)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：1997年開發(fā)生產(chǎn)了TDR-70A（B）型直拉硅單晶爐，投料量達(dá)到60kg，拉制單晶直徑Φ150mm。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
 
    (二)、Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料生長設(shè)備
   我國Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料之發(fā)展從無到有已經(jīng)發(fā)展構(gòu)比較簡單、性能比較落后。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：1985年前后，國內(nèi)陸續(xù)引進(jìn)了英國和法國之高壓單晶爐，生產(chǎn)2″之砷化鎵單晶。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：但由于進(jìn)口設(shè)備價(jià)格相當(dāng)昂貴，使得大部分生產(chǎn)廠家 望塵莫及。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：為了滿足國內(nèi)對(duì)GaAs、InP等化合物半導(dǎo)體材料之需要，西安理工大學(xué)工廠于1991年開發(fā)成功了TDR-GY30系列高壓單晶爐。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

       (括TDR-30型高壓單晶爐，TDR-30S三段式加熱型晶爐,TDR-30SC三段式加熱帶磁場(chǎng)型高壓單晶爐)，投料量4kg，拉制單晶直徑Φ75mm，滿足了當(dāng)時(shí)國內(nèi)市場(chǎng)之需求。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：同時(shí)，由于生長工藝之不同之要求，西安理工大學(xué)工廠還陸續(xù)開發(fā)了TDR-ZY40型、TDR-ZY40A型、TDR-ZY40B型系列中壓單晶爐，用于生長Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
     （三）、激光晶體和非線性光學(xué)晶體材料生長設(shè)備
       我國激光晶體屬于穩(wěn)步發(fā)展情況，由小直徑發(fā)展到大直徑，從單一品種發(fā)展到現(xiàn)在之多品種，一些新型材料還具有我國自己之自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：使用之設(shè)備有TDL-J40型、SJ78-3型激光晶體爐。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：銻鎘汞、碲化鎘、BBO、LBO等氧化物晶體材料生長設(shè)備主要有SJ82-5型氧化物晶體爐、SJ82-6型化合物晶體爐、SJ83-7型晶體爐、SJ91-9型化合物生長設(shè)備、SJ92-10型氧化物生長設(shè)備等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：特別是近幾年來，隨著我國人工晶體材料工業(yè)之飛速發(fā)展，對(duì)人工晶體生長設(shè)備之需求越來越迫切，對(duì)設(shè)備之性能要求也越來越高，由于人工晶體之種類繁多，生長工藝各不相同，因此，就要求有能夠滿足各類晶體生長工藝之設(shè)備。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：為了滿足我國人工晶體材料生長之需要，近幾年西安理工大學(xué)工廠陸續(xù)開發(fā)了TDL－J75型、TDL(R)－60型、TDL(R)－50型系列激光爐,TDR－Y50型、TDR－Y60型氧化物晶體爐、TDL－N60系列鈮酸鋰鉭酸鋰晶體爐、TDL－F40型釩酸釔晶體爐, TDL－FZ50 型區(qū)域熔化提純爐等。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：

    以上各種晶體生長設(shè)備之運(yùn)動(dòng)精度、控制精度及其它性能指標(biāo)都有很大之提高，它們共同之性能特點(diǎn)如下：
    1．采用精密之直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠作為主要運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，保證了機(jī)構(gòu)運(yùn)行之穩(wěn)定可靠，提高了工作運(yùn)動(dòng)精度。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
    2．采用10000：1大減速比之精密減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)，保證了慢速工作之穩(wěn)定性。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
    3．具有轉(zhuǎn)速程序控制功能，能夠更好地滿足晶體生長之工藝需要。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
   4．具有溫度程序控制功能，可以根據(jù)工藝需要設(shè)定溫度曲線。陽光電子學(xué)校維修專家分析認(rèn)為：
   5．真空爐室選用304L優(yōu)質(zhì)不銹鋼材

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