一种提高控温稳定性的石墨盘控制方法及系统与流程

本发明提出了一种提高控温稳定性的石墨盘控制方法及系统，涉及控温稳定性，具体涉及石墨盘的控温稳定性。

背景技术：

1、发光二极管(英文:light emitting diode，功率led实现半导体固态照明，有望成为新一代光源进入千家万户，引起人类照明史的革命。led是一种可以把电能转化成光能的半导体二极管。led具有高效节能、绿色环保的优点，在交通指示、户外全色显示等领域有着广泛的应用。尤其是利用大功率led实现半导体固态照明，有望成为新一代光源进入千家万户，引起人类照明史的革命。制作led时，先将至少一个衬底放置在石墨盘上进行外延生长，形成ied外延片:再在led外延片上设置电极，并对衬底进行切割，得到若干相互独立的led芯片:最后对led芯片进行封装，完成led的制作，其中，石墨盘是采用高纯石墨作基材、表面镀有碳化硅(sic)涂层的圆盘，圆盘上设有多个凹槽，每个凹槽内可容纳一个衬底进行外延生长。石墨盘在反应室内不仅起到载物作用，同时化学气相沉积(cvd)所需的温度也是通过底部的加热丝加热通过石墨基座传到衬底表面，最主要是目前主流的mocvd系统都是采用石墨控温模式。通过收集石墨盘黑体辐射出来的能量，通过普期克公式计算出来托盘的温度，进而控制生成氮化镓过程中的温度，而生成氮化镓过程的结晶质量以及缺陷密质受到反应温度的严重影响，所以控温系统的稳定性是衡量1个mocvd系统好坏的重要参数指标之一。石墨盘作为控温系统中的非常重要的一环，会左右mocvd系统的温度控制稳定,而影响石墨盘控温系统稳定的重要因素之一就是石墨盘表面的发射率系数。

2、目前设计的石墨盘，在使用过程由于发射率系数不稳定，在使用过程中变化较大，导致上下炉次之间温度差异较大，造成了外延工艺的控温困难。

技术实现思路

1、本发明提供了一种提高控温稳定性的石墨盘控制方法及系统，用以解决目前设计的石墨盘，在使用过程由于发射率系数不稳定，在使用过程中变化较大，进而导致温度控制的不稳定，导致上下炉次之间温度差异较大，造成了外延工艺的控温困难的问题：

2、本发明提出的一种提高控温稳定性的石墨盘控制方法及系统，所述方法包括：

3、s1、获取石墨盘使用过程中的使用数据，对所述使用数据进行预处理和分组，建立时间对应关系；

4、s2、根据时间对应关系计算并获得第一辐射能量组，进而计算并获取第一石墨盘控温稳定度，对所述第一石墨盘控温稳定度进行分析，根据分析结果触发加工指令，选择多种不同发射率系数对石墨盘盘面进行加工；

5、s3、在石墨盘加工完成并再次使用石墨盘加热的过程中，计算并获取第二辐射能量值，进而计算并获取第二石墨盘控温稳定度；

6、s4、计算第二石墨盘控温稳定度与第一石墨盘控温稳定度的差值，对差值进行分析，根据分析结果对石墨盘进行稳定度优劣标记，根据标记决定是否对石墨盘进行二次加工。

7、进一步地，所述s1包括：

8、s101、在石墨盘使用后，获取石墨盘使用过程中的使用数据，对所述使用数据进行预处理，获得预处理数据；

9、s102、对所述预处理数据按照不同数据种类进行分组，获得多个种类分组数据；所述数据种类包括时间数据、温度数据和设备状态数据；

10、按照所述时间数据、温度传感器采集数据和设备状态数据的时间关系，建立三种数据的时间对应关系，获得预处理数据的多个时间对应关系。

11、进一步地，所述s2包括：

12、s201、通过第一石墨盘辐射能量计算公式，根据预处理数据中的多个时间对应关系，计算预处理数据的多个辐射能量值，获得第一辐射能量组，根据所述第一辐射能量组结合时间对应关系数据计算石墨盘控温稳定度，获得第一石墨盘控温稳定度，将所述第一石墨盘控温稳定度与预设稳定度阈值进行比较，根据比较结果触发石墨盘加工指令；

13、所述石墨盘控温稳定度的计算公式为：

14、

15、其中，wsn为石墨盘控温稳定度，j为预处理数据的辐射能量值的计算总次数，fi为第i次计算的辐射能量值，fi-1为第i-1次计算的辐射能量值,fc1为初始辐射能量值，n为时间对应关系的总个数，fco为第o个时间对应关系的初始发射率系数，δf(o,o-1)为第o个时间对应关系的发射率系数至第o-1个时间对应关系的发射率系数的变化量，fzs为发射率系数的选择的不同种类总个数，δts为预处理数据中的实际温度变化速度，δty为预设温度变化速度，tc1为预处理数据中的初始温度变化速度；

16、s202、当石墨盘加工指令被触发后，根据稳定度计算结果选择2-5中不同发射率系数，根据选择的不同发射率系数在石墨盘的不同扇形盘面上进行加工，获得加工后带有不同发射率系数的盘面的石墨盘；所述不同发射率系数的盘面的涂层膜厚保持一致，选择范围在50-150微米之间，所述发射率系数的取值范围为0.1-0.9之间。

17、进一步地，所述s3包括：

18、s301、在石墨盘加工完成并再次使用石墨盘加热的过程中，获取石墨盘的辐射能量数据，根据所述辐射能量数据通过第二石墨盘辐射能量计算公式，计算石墨盘的辐射能量值，获得第二辐射能量值；

19、所述第二石墨盘辐射能量计算公式为：

20、

21、其中，e(λ，t)为第二辐射能量值,λ为采集到的辐射波长，t为石墨盘的计算温度，e1为石墨盘加热的过程中，获取石墨盘的辐射能量数据，α、β和γ为选择的三种不同发射率系数；

22、s302、根据第二辐射能量值通过石墨盘控温稳定度的计算公式，再次计算石墨盘控温稳定度，获得第二石墨盘控温稳定度。

23、进一步地，所述s4包括：

24、s401、将第二石墨盘控温稳定度与第一石墨盘控温稳定度进行差值计算，获得稳定度差值，将所述稳定度差值分别与第一石墨盘控温稳定度和第二石墨盘控温稳定度进行比较；

25、s402、当所述稳定度差值大于第一石墨盘控温稳定度和第二石墨盘控温稳定度中的任意一个稳定度时，对石墨盘进行稳定度良好标记，当所述稳定度差值分别小于第一石墨盘控温稳定度和第二石墨盘控温稳定度时，对石墨盘进行稳定度良好标记，当石墨盘获得两次稳定度较差标记后，对石墨盘进行二次加工。

26、进一步地，所述系统包括：

27、数据采集分析模块，用于获取石墨盘使用过程中的使用数据，对所述使用数据进行预处理和分组，建立时间对应关系；

28、计算加工模块，用于根据时间对应关系计算并获得第一辐射能量组，进而计算并获取第一石墨盘控温稳定度，对所述第一石墨盘控温稳定度进行分析，根据分析结果触发加工指令，选择多种不同发射率系数对石墨盘盘面进行加工；

29、二次计算模块，用于在石墨盘加工完成并再次使用石墨盘加热的过程中，计算并获取第二辐射能量值，进而计算并获取第二石墨盘控温稳定度；

30、对比标记模块，用于计算第二石墨盘控温稳定度与第一石墨盘控温稳定度的差值，对差值进行分析，根据分析结果对石墨盘进行稳定度优劣标记，根据标记决定是否对石墨盘进行二次加工。

31、进一步地，所述数据采集分析模块包括：

32、预处理模块，用于在石墨盘使用后，获取石墨盘使用过程中的使用数据，对所述使用数据进行预处理，获得预处理数据；

33、关系建立模块，用于对所述预处理数据按照不同数据种类进行分组，获得多个种类分组数据；所述数据种类包括时间数据、温度数据和设备状态数据；

34、按照所述时间数据、温度传感器采集数据和设备状态数据的时间关系，建立三种数据的时间对应关系，获得预处理数据的多个时间对应关系。

35、进一步地，所述计算加工模块包括：

36、指令触发模块，用于通过第一石墨盘辐射能量计算公式，根据预处理数据中的多个时间对应关系，计算预处理数据的多个辐射能量值，获得第一辐射能量组，根据所述第一辐射能量组结合时间对应关系数据计算石墨盘控温稳定度，获得第一石墨盘控温稳定度，将所述第一石墨盘控温稳定度与预设稳定度阈值进行比较，根据比较结果触发石墨盘加工指令；

37、所述石墨盘控温稳定度的计算公式为：

38、

39、其中，wsm为石墨盘控温稳定度，j为预处理数据的辐射能量值的计算总次数，fi为第i次计算的辐射能量值，fi-1为第i-1次计算的辐射能量值,fc1为初始辐射能量值，n为时间对应关系的总个数，fco为第o个时间对应关系的初始发射率系数，δf(o,o-1)为第o个时间对应关系的发射率系数至第o-1个时间对应关系的发射率系数的变化量，fzs为发射率系数的选择的不同种类总个数，δts为预处理数据中的实际温度变化速度，δty为预设温度变化速度，tc1为预处理数据中的初始温度变化速度；

40、加工模块，用于当石墨盘加工指令被触发后，根据稳定度计算结果选择2-5中不同发射率系数，根据选择的不同发射率系数在石墨盘的不同扇形盘面上进行加工，获得加工后带有不同发射率系数的盘面的石墨盘；所述不同发射率系数的盘面的涂层膜厚保持一致，选择范围在50-150微米之间，所述发射率系数的取值范围为0.1-0.9之间。

41、进一步地，所述二次计算模块包括：

42、能量计算模块，用于在石墨盘加工完成并再次使用石墨盘加热的过程中，获取石墨盘的辐射能量数据，根据所述辐射能量数据通过第二石墨盘辐射能量计算公式，计算石墨盘的辐射能量值，获得第二辐射能量值；

43、所述第二石墨盘辐射能量计算公式为：

44、

45、其中，e(λ，t)为第二辐射能量值,λ为采集到的辐射波长，t为石墨盘的计算温度，e1为石墨盘加热的过程中，获取石墨盘的辐射能量数据，α、β和γ为选择的三种不同发射率系数；

46、稳定度计算模块，用于根据第二辐射能量值通过石墨盘控温稳定度的计算公式，再次计算石墨盘控温稳定度，获得第二石墨盘控温稳定度。

47、进一步地，所述对比标记模块包括：

48、比较模块，用于将第二石墨盘控温稳定度与第一石墨盘控温稳定度进行差值计算，获得稳定度差值，将所述稳定度差值分别与第一石墨盘控温稳定度和第二石墨盘控温稳定度进行比较；

49、标记模块，用于当所述稳定度差值大于第一石墨盘控温稳定度和第二石墨盘控温稳定度中的任意一个稳定度时，对石墨盘进行稳定度良好标记，当所述稳定度差值分别小于第一石墨盘控温稳定度和第二石墨盘控温稳定度时，对石墨盘进行稳定度较差标记，当石墨盘获得两次稳定度较差标记后，对石墨盘进行二次加工。

50、本发明有益效果：

51、本发明提出了一种提高控温稳定性的石墨盘控制方法及系统，由于mocvd系统计算温度的方式是通过计算接收到的辐射能量e(入，t)进行计算，而e(入，t)由于受到石墨盘表面的发射率系数的影响，在石墨盘使用过程中，发射率系数并不稳定，同时不同石墨盘之间的系数也不一致，所以通过加入多个发射率系数的表面可以提高辐射能量的稳定性，进而提高mocvd系统的温度稳定性。本发明通过获取石墨盘使用过程中的使用数据，并对这些数据进行预处理和分组，建立了时间对应关系。这有助于对石墨盘的使用情况进行全面了解和分析，进行精准的数据采集。根据时间对应关系，计算并获得了第一辐射能量组。辐射能量是衡量石墨盘加热效果的重要指标，这一步骤为后续的石墨盘控温稳定度计算提供了基础数据。通过第一辐射能量组，进一步计算并获取了第一石墨盘控温稳定度。这一步骤能够定量地描述石墨盘在加热过程中的温度控制情况，进而评估其性能。对第一石墨盘控温稳定度进行分析，根据分析结果触发加工指令。如果石墨盘的控温稳定度不满足要求，系统会根据加工指令对石墨盘进行加工处理，以改进其性能。选择多种不同发射率系数对石墨盘盘面进行加工。通过改变石墨盘的发射率系数，可以改变其在加热过程中的热辐射性能，从而优化其控温稳定度。在石墨盘加工完成并再次使用石墨盘加热的过程中，计算并获取第二辐射能量值，进而计算并获取第二石墨盘控温稳定度。这一步骤可以评估石墨盘在经过加工处理后的性能改进情况。计算第二石墨盘控温稳定度与第一石墨盘控温稳定度的差值，并对差值进行分析。通过比较差值，可以判断石墨盘的性能改进程度。根据差值分析结果对石墨盘进行稳定度优劣标记。如果差值大，说明石墨盘的性能改进显著，标记为优；如果差值小或者没有改进，说明石墨盘的性能改进不明显或者没有改进，标记为劣。根据标记决定是否对石墨盘进行二次加工。如果石墨盘被标记为优，说明其性能已经满足要求，不需要进一步加工；如果石墨盘被标记为劣，说明其性能仍然不满足要求，需要对其进行二次加工处理。通过获取和使用数据、计算辐射能量、分析控温稳定度、选择合适的发射率系数进行加工处理、再次计算辐射能量和控温稳定度、比较和分析差值、进行稳定度标记以及决定是否进行二次加工等步骤，实现了对石墨盘加热过程的精确控制和优化，提高了石墨盘的性能和稳定性。