本实用新型涉及晶体生长技术领域，具体涉及一种使用垂直梯度凝固法制备磷化铟单晶的控制系统。
背景技术：
磷化铟(InP)是重要的III-V族化合物半导体材料之一，是继硅、砷化镓之后的新一代电子功能材料。与砷化镓(GaAs)相比，其优越性主要在于高的饱和电场飘移速度、导热性好以及较强的抗辐射能力等，因此InP单晶通常用于新型微电子、光电子元器件制造。
磷化铟单晶的生长方法主要包括LEC法和VGF法两种。LEC法，也称液封直拉法。这种方法设备成本较高，晶体应力较大，位错密度高，晶体生长工艺复杂，不利于生长高质量大尺寸的单晶。
目前应用较多的磷化铟单晶的生长方法是VGF法，也称垂直梯度凝固法，该方法是将盛有磷化铟多晶材料的热解氮化硼(PBN)坩埚封装在一个石英坩埚之中，然后垂直放入多温区VGF生长炉中生长，通过控制石英坩埚每个温区的温度，达到一个自下而上均匀增长的温度梯度来实现的。因而对磷化铟生长的控制系统要求极高，克服单晶体生长过程中各区间的温度控制范围的上限温度与下限温度的差值问题，以获得高质量的磷化铟单晶。
技术实现要素：
针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种用于制备磷化铟单晶的控制系统，实现对单晶生长过程中的精确控制，保证磷化铟单晶的生长质量。
为实现以上目的，本实用新型采取的技术方案是：
一种用于制备磷化铟单晶的控制系统，包括主控制器、受该主控制器控制的温度控制模块、压力控制模块和冷却控制模块；
所述温度控制模块包括红外测温仪、加热器和多段温度控制器，所述红外测温仪采集磷化铟单晶生长坩埚的温度数据，并将该温度数据传送到主控制器，所述主控制器计算出控制量，并将该控制量传送至多段温度控制器，所述多段温度控制器通过调节加热器的功率，从而调节生长坩埚的温度；
所述压力控制模块包括压力传感器、质量流量计、可控电磁阀和气压控制器，所述压力传感器采集磷化铟单晶生长炉内的压力数据，并将该压力数据传送到主控制器，所述主控制器计算出控制量，并将该控制量传送至气压控制器，所述气压控制器通过调节可控电磁阀开度，从而调节生长炉内的压力；
所述冷却控制模块包括水温传感器、炉温传感器、水流量计、水泵和水流量控制器，所述炉温传感器采集磷化铟单晶生长炉炉体的温度数据，并将该温度数据传送到主控制器，所述主控制器计算出控制量，并将该控制量传送至水流量控制器，所述水流量控制器通过调节水泵的速度，从而调节生长炉炉体的温度。
进一步地，为了保证控制系统的稳定运行，当生长炉内压力或/和温度异常时，可以及时报警提示，所述控制系统还包括报警模块，所述报警模块和主控器连接。
进一步地，为了便于操作，所述控制系统还包括显示模块，所述显示模块和主控器连接。
进一步地，为了实现远程控制控制系统，所述控制系统还包括远程控制模块，所述远程控制模块和主控器连接。
进一步地，所述主控器为可编程逻辑控制器，型号为西门子的S7-200。
本实用新型的用于制备磷化铟单晶的控制系统，通过压力控制模块和温度控制模块相结合，实现对生长炉内压力和温度的联合控制，提高单晶的成晶率和成晶质量；通过冷却控制模块，实现生长炉内外温度的快速调节，有效提高生长炉的工作效率，降低生产成本；整套系统能够实现完全自动化，其控制精度高、可靠性高、稳定性好。
附图说明
图1是本实用新型控制系统的结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。
实施例：
请参照图1所示，一种用于制备磷化铟单晶的控制系统，包括主控制器、以及分别与其连接的温度控制模块、压力控制模块、冷却控制模块、报警模块、显示模块和远程控制模块。
所述主控器采用可编程逻辑控制器，型号为西门子的S7-200，其为具有超高性能、超强扩展能力以及超级紧凑机身的新一代可编程逻辑控制器，采用这种逻辑控制器可以提升系统性能、而且可以使得系统具有灵活的集成功能、灵活的本地控制功能及远程控制功能。
所述温度控制模块包括红外测温仪、加热器和多段温度控制器，所述加热器设置在磷化铟单晶生长坩埚的周围，所述红外测温仪为多个从上往下设置在加热器内的热电偶，所述红外测温仪采集磷化铟单晶生长坩埚的温度数据，并将该温度数据传送到主控制器，所述主控制器将采集的温度值和设定炉内温度做对比，计算出温度间的偏差值，经过PID算法，计算出控制量，并将该控制量传送至多段温度控制器，所述多段温度控制器通过调节加热器的功率，从而调节生长坩埚的温度。
所述压力控制模块包括压力传感器、质量流量计、可控电磁阀和气压控制器，所述压力传感器设置在生长坩埚所置于的空间，用于采集磷化铟单晶生长炉内(即生长坩埚外部)的压力数据，并将该压力数据传送到主控制器，所述主控制器将采集的炉内压力与设定压力做对比，计算两压力值间的差值，并根据质量流量计测定的数据，经过PID算法，计算出控制量，并将该控制量传送至气压控制器，所述气压控制器通过调节可控电磁阀的开度，从而调节生长炉内的压力。
所述冷却控制模块包括水温传感器、炉温传感器、水流量计、水泵和水流量控制器，所述炉温传感器设置在生长炉的炉体，用于采集磷化铟单晶生长炉炉体的温度数据，并将该温度数据传送到主控制器，所述主控制器将采集的温度值和设定的炉体温度做对比，计算出温度间的偏差值，并根据水温传感器和水流量计的数据，经过PID算法，计算出控制量，并将该控制量传送至水流量控制器，所述水流量控制器通过调节水泵的速度，从而调节生长炉炉体的温度。
本实用新型的控制系统还可以包括一电源模块，该电源模块和电源相连，用于为整个控制系统提供电能。
本实用新型的用于制备磷化铟单晶的控制系统，通过压力控制模块和温度控制模块相结合，实现对生长炉内压力和温度的联合控制，提高单晶的成晶率和成晶质量；通过冷却控制模块，实现生长炉内外温度的快速调节，有效提高生长炉的工作效率，降低生产成本；整套系统能够实现完全自动化，其控制精度高、可靠性高、稳定性好。
上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的保护范围中。