MBE système cryogénique à azote liquide par épitaxie par faisceau moléculaire

MBE système cryogénique à azote liquide par épitaxie par faisceau moléculaireEst une technologie clé pour la préparation de films monocristallins de haute qualité dans un environnement de vide ultra - élevé. Pour la pureté des matériaux atteints et un contrôle précis de l'interface,MBELe système doit inhiber efficacement le rayonnement thermique et la pollution gazeuse résiduelle provenant de l'intérieur de la cavité. Le système de réfrigération à azote liquide joue ici“Garde basse température« etLe rôle.

Un, Système de réfrigération à azote liquide enMBEFonctions essentielles et importance

Système de réfrigération à l'azote liquide par son-196°C(77K), à très basse température, qui remplit principalement les trois fonctions clés suivantes:

1. Protection contre les radiations thermiques (Cryo-blindage) etPour:MBESource de chauffage à l'intérieur de la Chambre de croissance (p. ex., bloc chauffant du substrat,cellule d'effusionPoêle) à des températures allant jusqu'à des centaines, voire des milliers de degrés, peut produire un rayonnement thermique intense. Ces rayonnements thermiques peuvent chauffer directement ou indirectement d’autres composants (par exemple, les parois de la cavité, les obturateurs), les faire dégonfler, perturber le vide et devenir une source de pollution. Piège froid à azote liquide etenveloppesEn absorbant ces rayonnements thermiques, la charge thermique de fond de la chambre est fortement réduite, ce qui maintient la stabilité thermique du système.

2. Capture des gaz résiduels (Cryopompage / Acquisition) etPour: Même sous vide ultra - élevé, des traces de molécules de gaz résiduelles sont encore présentes dans la Chambre (telles queH₂ O, CO, CO ₂, O₂Etc.). Ces molécules deviennent des impuretés mortelles une fois adsorbées à la surface du réseau en croissance. La surface refroidie à l'azote liquide (en particulier l'écran froid enveloppé à l'intérieur) ressemble à un“Piège à basse température« etLorsque les molécules de gaz résiduels entrent en collision avec leur surface, elles seront fermement ancrées en raison de la perte d'énergie cinétique“Congelé« etAdsorption, éliminant ainsi efficacement ces contaminants de l'environnement sous vide, créant une“Ultra propre« etEnvironnement de croissance. Il s'agit d'obtenir un matériau semi - conducteur à haute mobilité (tel queGaAsEt,AlGaAs), les prémisses.

3. Protéger les composants clésPour: Les systèmes d'azote liquide sont également couramment utilisés pour le refroidissementMBEUn autre composant Central– –Diffraction électronique haute énergie par réflexion (RHEED) armes à feu- Oui.RHEEDLe pistolet produit beaucoup de chaleur lorsqu'il fonctionne, et s'il n'est pas refroidi efficacement, sa propre déformation thermique et son dégonflage peuvent affecter gravement la stabilité du faisceau d'électrons et le degré de vide. Le refroidissement à l'azote liquide assureRHEEDLa stabilité et la précision du signal garantissent une surveillance in situ et en temps réel de la croissance des cristaux.

MBE système cryogénique à azote liquide par épitaxie par faisceau moléculaire

Deux, Composition et principe de fonctionnement du système de réfrigération à l'azote liquide

Un ensemble completMBELe système de transport et de circulation d'azote liquide se compose généralement des éléments suivants: (configuration requise en fonction du système du client)

1. Réservoir de stockage d'azote liquide/Ou petit azote liquide DewarPour: Grand réservoir extérieur ou bouteille Dewar amovible pour le stockage de l'azote liquide.

2. Tuyau de transfert adiabatique sous videPour: Connexion du réservoir de stockage d'azote liquide etMBELa tuyauterie de l'unité principale, dont la structure à vide à double couche minimise les pertes de vaporisation d'azote liquide pendant le transport.

3. Système de purification d'azote liquide:C'est - à - dire un séparateur gaz - liquide, un système de transfert d'azote liquide complet, un système de séparateur gaz - liquide non réductible pour purifier une partie du liquide vaporisé par l'azote liquide dans le processus de transfert de la ligne et évacuer le gaz, maintenir la température du système à basse température.

4. Unité de distribution et de contrôle (Unité de distribution et de contrôle) etPour: Du système“Le cerveau« et. comprend généralement:

• Capteur de niveau (Capteur de niveau) etPour: Le niveau d'azote liquide à l'intérieur du piège froid est surveillé en temps réel.

• électrovanne (Vannes électroménagées) etPour: L'injection et la coupure d'azote liquide sont contrôlées en fonction du signal de niveau.

• Capteur de pressionPour: Régulation de la pression de livraison.

• Soupape de décharge de pression de sécurité (Valve de secours de sécurité) etPour: Installez des soupapes de surpression sur les nœuds du système pour vous assurer que la pression du système n'est pas trop élevée et prévenir les dangers.

5. Tête froide/Piège froid (Tête froide / Cryo-enveloppe) etPour: Installé dansMBEComposants de refroidissement final à l'intérieur de la chambre. Il s'agit généralement d'une paroi d'écran métallique entourant la zone de croissance avec des serpentins ou des intercalaires à l'intérieur. L'azote liquide y circule de manière à ce que sa température de surface extérieure descende jusqu'à basse.

Le flux de travail du systèmePour:
Après que le capteur de niveau d'azote liquide détecte que le niveau de liquide à l'intérieur du piège froid est inférieur à la valeur de consigne, envoie un signal au Contrôleur de programmation du système, qui ouvre l'électrovanne, l'azote liquide dans le réservoir reçoit le mode de contrôleur du système, suralimente automatiquement et s'écoule dans Le piège froid par le conduit de vide, ce qui permet finalement au niveau de monter à la valeur de consigne, l'électrovanne se ferme. L'azote formé par l'azote liquide après vaporisation endothermique à l'intérieur du piège froid est évacué en toute sécurité du système par des conduits d'échappement spécialisés.