[发明专利]存储介质、晶体生长方法及其系统

说明书

本发明涉及计算机辅助生产技术领域，提供了一种晶体生长方法及其系统，晶体生长方法包括如下步骤：获取晶体生长炉内的视频图像。将蓝宝石材料加热至熔融状态。调节炉内温度，同时分析蓝宝石晶体在熔融状态下的液流线图像，借助图像分析程序，将实时液流线间距变化图像与预设液流线变化图像作相似度拟合对比。当在第一预设时间段内，实时液流线间距变化图像与预设液流线变化图像的相似度大于或等于预设的第一相似百分比时，进入引晶步骤。本发明能够提高长晶成功率，简化工艺，提高可实现性。

技术领域

本发明涉及计算机辅助生产技术领域，特别涉及一种晶体生长方法及其系统，以及一种计算机可读存储介质。

背景技术

蓝宝石单晶体属于人造宝石晶体，主要应用于制作LED灯的关键材料，也是应用于红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光的重要窗口材料。目前，大尺寸的蓝宝石单晶通常利用直拉法(Czochralskimethod)或泡生法(Kyropoulos method)来制备。

泡生法又称之为凯氏长晶法,简称KY法。其原理与直拉法类似，先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤，再以单晶之晶种(SeedCrystal，又称籽晶)接触到熔汤表面，在籽晶与熔汤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，待熔汤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。目前，全球的用于LED衬底的蓝宝石晶片，有70％是通过泡生法生长出来的。

在采用泡生法制备大尺寸蓝宝石时，最为关键的阶段在于利用籽晶从熔融状态下的蓝宝石液体中引出晶颈的引晶阶段。其中，又以将籽晶接触到熔汤表面的那一瞬间最为关键。如果此时的炉内温度过高，则籽晶会被熔汤直接融化，导致籽晶损耗和引晶失败，而如果炉内温度过低，在进入蓝宝石过冷液体的瞬间，籽晶的附近就将会凝固大量的蓝宝石晶体，由于凝固速度过快，将形成多晶晶格，这些多晶的晶格的传染会导致也将导致长晶失败。

由于蓝宝石晶体的熔点很高(2050℃),晶体生长炉的热场通常采用钨钼材料制成，而且一次98千克以上的大尺寸蓝宝石晶体的生长周期需要两周以上，长时间维持极高的温度导致热场材料发生严重损耗。而在热场材料损耗后，下一次需要使蓝宝石晶体熔融所需要的加热功率将产生变化，因此，每次进行引晶时，加热器的输出功率都需要重新调整。这导致了每次长晶的时候，无法采用固定的功率来控制热场温度。同时，在2050℃的高温下，由于无法采用接触式温度计来测量温度，而非接触式温度计的误差范围较大，因此也无法采用固定的温度值来控制热场温度。

在此前提下，现有技术通常只能依靠非接触式温度计调节到大致的温度之后，根据操作人员的经验来观察液流线的运动，进而判断合适的下降籽晶的时机。

申请号为201310121996.7的中国发明专利，对此作了进一步探索。其利用图像分析程序，来观测液流线间形成的小网格数量的变化，进而调节炉内熔体的温度，直至小网格的数量在3-8个的范围内，进而确定引晶温度处于合适位置。

然而，液流线的运动速度较快，在利用图像分析程序观测时，液流线间形成的小网格数量的是不断地在变化的，具有很大的不确定性。如果在某一瞬间，小网格的数量达到了3-8个的范围内，下一瞬间可能小网格的数量就已经发生的新的变化。根据这一专利的方法直接降下籽晶具有巨大的风险。更遑论该专利的方法依然需要操作人员进一步地结合观察籽晶，依然十分依赖操作人员的操作经验了。

因此，现有技术的泡生法制备大尺寸蓝宝石的成品率不高,工艺的可重复性依然差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种晶体生长方法及其系统，还有一种计算机可读存储介质。

本发明的晶体生长方法，应用于泡生法蓝宝石晶体生长，包括如下步骤：

获取晶体生长炉内的视频图像。