Epitaxia de haz molecular Mbe sistema de baja temperatura de nitrógeno líquido

Epitaxia de haz molecular Mbe sistema de baja temperatura de nitrógeno líquidoEs una tecnología clave para la preparación de películas monocristalinas de alta calidad en un ambiente de vacío súper alto. Para lograr la pureza del material y un control preciso de la interfaz,MBEEl sistema debe inhibir eficazmente la radiación térmica y la contaminación por gases residuales del Interior de la cavidad. El sistema de refrigeración de nitrógeno líquido juega aquí.“Guardián de baja temperatura",El papel.

I, El sistema de refrigeración de nitrógeno líquido está enMBEFunciones básicas e importancia en

El sistema de refrigeración de nitrógeno líquido pasa por él-196°C()77KLa temperatura extremadamente baja logra principalmente las siguientes tres funciones clave:

1. Blindaje contra la radiación térmica..Crio-blindaje(...):MBEFuentes de calentamiento en la Cámara de crecimiento (como bloques de calentamiento de sustrato,célula de efusiónEstufa) la temperatura es tan alta como cientos o incluso miles de grados, lo que producirá una fuerte radiación térmica. Estas radiaciones térmicas calentan directa o indirectamente otros componentes (como paredes de cavidad, obturadores), lo que hace que se desinflan, destruyen el vacío y se convierten en fuentes de contaminación. Trampa fría de nitrógeno líquido yenvolturasAl absorber esta radiación térmica, se reduce en gran medida la carga térmica de fondo de la Cámara y se mantiene la estabilidad térmica del sistema.

2. Captura de gases residuales..Criobompaje / Obtención(...): Incluso en un vacío súper alto, todavía hay trazas de moléculas de gas residual en el interior de la cavidad (comoH₂ O, CO, CO ₂, O₂Etc.). Una vez adsorbidas en la superficie de la red cristalina en crecimiento, estas moléculas se convierten en impurezas mortales. La superficie refrigerada por nitrógeno líquido (especialmente la pantalla fría envuelta en el interior) es como una“Trampa criogénica",Cuando las moléculas de gas residual chocan contra su superficie, se mantienen firmes debido a la pérdida de energía cinética.“congelar",Adsorción, lo que elimina eficazmente estos contaminantes del ambiente al vacío, creando una“Súper limpio",Entorno de crecimiento. Se trata de obtener materiales semiconductores de alta movilidad (comoGaAs,AlGaAs) premisa.

3. Proteger los componentes clave: Los sistemas de nitrógeno líquido también se utilizan comúnmente para enfriarMBEOtro componente central de- -Difracción electrónica de alta energía reflectante..RHEED) pistola.RHEEDLa pistola produce una gran cantidad de calor cuando funciona, y si no se enfría efectivamente, su propia deformación térmica y desinflación afectarán seriamente la estabilidad y el vacío del haz de electrones. El enfriamiento por nitrógeno líquido garantizaRHEEDLa estabilidad y precisión de la señal proporciona una garantía para el monitoreo in situ en tiempo real del crecimiento de cristales.

Epitaxia de haz molecular Mbe sistema de baja temperatura de nitrógeno líquido

En segundo lugar, Composición y principio de funcionamiento del sistema de refrigeración de nitrógeno líquido

Un conjunto completoMBEEl sistema de transporte y circulación de nitrógeno líquido generalmente consta de los siguientes componentes: (debe configurarse de acuerdo con la situación del sistema del cliente)

1. Tanque de almacenamiento de nitrógeno líquido/.O un pequeño Dewar de nitrógeno líquido: Grandes tanques al aire libre o botellas de Dewar móviles para el almacenamiento de nitrógeno líquido.

2. Tubería de transmisión aislada al vacío: Conectar tanques de almacenamiento de nitrógeno líquido yMBELa estructura de vacío de doble capa de la tubería principal puede minimizar la pérdida de evaporación del nitrógeno líquido durante el transporte.

3. Sistema de purificación de nitrógeno líquido:Es decir, el separador Gas - líquido, un sistema completo de transmisión de nitrógeno líquido es indispensable para purificar parte del líquido que el nitrógeno líquido se evapora durante la transmisión de la tubería y descargar gas para mantener la temperatura del sistema baja.

4. Unidades de distribución y control..Unidad de Distribución y Control(...): Sistemático“Cerebro",. generalmente incluye:

• Sensores de nivelSensor de nivel(...): Monitorear el nivel de nitrógeno líquido en la trampa fría en tiempo real.

• Válvula solenoideválvulas solenoides(...): Controlar la inyección y el corte de nitrógeno líquido de acuerdo con la señal de nivel.

• Sensores de presión: Ajuste la presión de transporte.

• Válvula de descarga de seguridad..Válvula de alivio de seguridad(...): Instale una válvula de descarga en el nodo del sistema para asegurarse de que la presión del sistema no sea demasiado alta y evite el peligro.

5. Cabeza fría/.Trampa fría..Cabeza fría / Cryo-envoltura(...): Instalado enMBEEl componente de enfriamiento final en el interior de la Cámara. Por lo general, se trata de paredes de pantalla metálica que rodean la zona de crecimiento y que tienen bobinas o entrepisos en el Interior. El nitrógeno líquido circula en él, lo que reduce su temperatura exterior a un nivel bajo.

Flujo de trabajo del sistema:
Después de que el sensor de nivel de nitrógeno líquido detecta que el nivel de líquido en la trampa fría está por debajo del valor establecido, envía una señal al Controlador de programación del sistema, el controlador abre la válvula electromagnética, el nitrógeno líquido se presuriza automáticamente en el modo de controlador del sistema de recepción del tanque y fluye hacia la trampa fría a través de la tubería de vacío, lo que finalmente eleva el nivel de líquido al valor establecido, y la válvula electromagnética se cierra. El nitrógeno formado por la absorción de calor y la evaporación del nitrógeno líquido en la trampa fría se expulsa con seguridad del sistema a través de una tubería de escape especial.