Система контролю якості процесу вирощування термоелектричних матеріалів методом чохральського

1. Система контролю якості процесу вирощування термоелектричних матеріалів, яка відрізняється тим, що містить оптичний освітлювач, прилад для концентрації та відображення об'єктів кристалізації, фотоелектричний приймач перетворювання оптичного сигналу в електричний, комп'ютер для його обробки з подальшими записами у пам'ять, а також пристрій для оптичного відображення контрольованих об'єктів кристалізації. 3 25162 при цьому в якості оптичних освітлювачів об'єкту кристалізації використовуються монохроматичне або немонохроматичне джерела випромінювання, а фотоелектричний приймач для перетворювання оптичного сигналу має цифрову та аналогову форми вихідного сигналу. У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення системи для контролю якості процесів вирощування термоелектричних матеріалів методом Чохральського, яка містить оптичний освітлювач, прилад для концентрації та відображення об'єктів кристалізації, фотоелектричний приймач перетворювання оптичного сигналу в електричний, комп'ютер для його обробки з подальшими записами у пам'я ть, а також пристрій для оптичного відображення контрольованих об'єктів кристалізації; блок оберненого зв'язку із елементами установки вирощування термоелектричних матеріалів для можливості автоматичного керування та контролю швидкості кристалізації та геометричних розмірів кристалів, які вирощується, при цьому в якості оптичних освітлювачів об'єкту кристалізації використовуються монохроматичне або немонохроматичне джерела випромінювання, а фотоелектричний приймач для перетворювання оптичного сигналу має цифрову та аналогову форми вихідного сигналу. Тому сукупність ознак, яка не зустрічається ні в одному з існуючи х аналогів, - містить оптичний освітлювач, прилад для концентрації та відображення об'єктів кристалізації, фотоелектричний приймач перетворювання оптичного сигналу в електричний, комп'ютер для його обробки з подальшими записами у пам'я ть, а також пристрій для оптичного відображення контрольованих об'єктів кристалізації; блок оберненого зв'язку із елементами установки вирощування термоелектричних матеріалів для можливості автоматичного керування та контролю швидкості кристалізації та геометричних розмірів кристалів, які вирощується, при цьому в якості оптичних освітлювачів об'єкту кристалізації використовуються монохроматичне або немонохроматичне джерела випромінювання, а фотоелектричний приймач для перетворювання оптичного сигналу має цифрову та аналогову форми вихідного сигналу - забезпечує заявленій системі необхідний "винахідницький рівень". Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних те хнологій і матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах приладобудівної промисловості. На Фіг.1 та Фіг.2 представлено схематичні блок-схеми запропонованої системи. Система контролю якості процесів вирощування термоелектричних матеріалів методом Чохральського (Фіг.1) складається з освітлювача 1 монохроматичного (на основі твердотільного лазера) або немонохроматичного (на основі лампи розжарювання) видів випромінювання, яке через оглядове вікно вирощувальної установки, наприклад типу УВК1, падає на об'єкт кристалізації - монокристалічну затравку з рідким розплавом необхідного складу (наприклад, Bi-Te-Se-Sb). Далі відбите випромінювання потрапляє в об'єктив оптичного приладу 2 для концентрації та наступного відображення об'єкту 4 кристалізації (окуляр мікроскопа МБС-9) на приймальній поверхні фотоелектричного приймача 3 (кремнієвий матричний фотоприймач з узгоджуючим пристроєм) для перетворення оптичного сигналу в електричний. Цей приймач під'єднано до комп'ютера 4 з монітором 5. В деяких випадках (Фіг.2) між комп'ютером 4 і вирощувальною установкою УВК1 підключено блок оберненого зв'язку 6, під'єднаний до відповідних елементів цієї установки для можливості автоматичного керування та контролю швидкістю кристалізації, температурою розплаву і геометричними розмірами кристалів, що вирощуються. Запропонована система працює наступним чином. Об'єктив пристрою 2 (Фіг.1) виставляється перед оглядовим вікном установки УВК1, орієнтується на тигель з розплавом вирощуваного матеріалу та фокусується до появи чіткого оптичного зображення на його окулярі, де розташовано фотоелектричний приймач 3. Перед настройкою об'єктиву об'єкт кристалізації освітлюється за допомогою освітлювача 1, напрямок променів якого підбирається для кожному конкретного випадку. Далі оптичне зображення об'єкту кристалізації перетворюється фотоприймачем 3 у відповідний електричний сигнал, який потрапляє до комп'ютера 4, що відображує його на екрані свого монітора 5 у збільшених розмірах. Крім того, застосування комп'ютера дозволяє записувати весь процес вирощування кристала у його пам'ять разом із даними по температурах розплаву і оточуючого середовища, швидкості вирощування злитку та ін. Це дозволяє у подальшому проводити відповідний аналіз впливу те хнологічних факторів та зовнішніх чинників на фізичні властивості вирощуваних кристалів і створювати об'єктивну картину технології їх отримання. При наявності відповідних комп'ютерних програм і блоку оберненого зв'язку 6, який зв'язаний з елементами керування технологічної установки УВК1, запропонована система контролю має можливість автоматичного керування швидкістю кристалізації та температурою розплаву і, як наслідок, геометричними розмірами та фізичними властивостями (в певних межах) вирощуваних кристалів. Застосування запропонованої системи контролю якістю вирощування кристалів твердих розчинів Bi-Te-Se-Sb методом Чохральського дозволяє підвищити їх однорідність та вихід придатних матеріалів як р- так і n-типів провідності. Крім того, завдяки застосуванню освітлювача з монохроматичним випромінюванням, вона дозволяє отримувати кристали з підвищеною точністю заданого напрямку кристалографічної орієнтації. Література 1. В.В. Крапухин, И.А. Соколов, Г.Д. Кузнецов. Физико-химические основы технологии полупроводниковых материалов. - М.: Металлургия, 1982. - 352с. 2. С.С. Горелик, М.Я. Дашевский. Материаловедение полупроводников и диэлектриков. - М.: Металлургия, 1988. - 576с. 3. Микроскоп стереоскопический МБС-09. ТУ3.1210-78. Комп’ютерна в ерстка А. Крулевський Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601