Phân tử chùm mở rộng MBE lỏng nitơ nhiệt độ thấp hệ thống

Phân tử chùm mở rộng MBE lỏng nitơ nhiệt độ thấp hệ thốngĐây là một kỹ thuật quan trọng để chuẩn bị màng đơn tinh thể chất lượng cao trong môi trường chân không siêu cao. Để đạt được độ tinh khiết của vật liệu và kiểm soát giao diện chính xác,MBEHệ thống phải ức chế hiệu quả bức xạ nhiệt và ô nhiễm khí dư từ bên trong khoang. Hệ thống làm lạnh nitơ lỏng đóng vai trò“Bảo vệ nhiệt độ thấp”Vai diễn.

Một, Hệ thống làm lạnh nitơ lỏng trongMBEChức năng và tầm quan trọng trong

Hệ thống làm lạnh nitơ lỏng thông qua-196 ° C（77K) Nhiệt độ rất thấp, chủ yếu thực hiện ba chức năng chính sau:

1. -Hiển thị manipulator (Bảo vệ lạnh）：MBENguồn sưởi ấm trong buồng sinh trưởng (ví dụ như khối sưởi nền,tế bào đổLò) ở nhiệt độ lên đến hàng trăm hoặc thậm chí hàng ngàn độ, tạo ra bức xạ nhiệt mạnh. Những bức xạ nhiệt này có thể trực tiếp hoặc gián tiếp làm nóng các thành phần khác (chẳng hạn như thành khoang, màn trập), khiến chúng bị xì hơi, phá hủy chân không và trở thành nguồn gây ô nhiễm. bẫy lạnh nitơ lỏng vàkhănBằng cách hấp thụ các bức xạ nhiệt này, tải nhiệt nền của buồng được giảm đáng kể, duy trì sự ổn định nhiệt của hệ thống.

2. Hạt chia organic (Bơm lạnh / lấy）： Ngay cả ở chân không cực cao, dấu vết của các phân tử khí còn sót lại vẫn tồn tại trong khoang (chẳng hạn nhưH₂ O, CO, CO ₂, O₂và như vậy). Những phân tử này trở thành tạp chất chết người một khi chúng được hấp thụ trên bề mặt của mạng tinh thể đang phát triển. Bề mặt làm mát bằng nitơ lỏng (đặc biệt là màn hình lạnh bọc bên trong) giống như một“Bẫy nhiệt độ thấp”Khi các phân tử khí còn sót lại va chạm vào bề mặt của nó, nó sẽ được giữ vững do mất động năng.“Đóng băng”hấp thụ, do đó loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm này khỏi môi trường chân không, tạo ra một“Siêu sạch”Môi trường sinh trưởng. Đây là việc thu được các vật liệu bán dẫn có độ di chuyển cao (nhưGaAs、AlGaAs) Điều kiện tiên quyết.

3. Bảo vệ các thành phần chính： Hệ thống nitơ lỏng cũng thường được sử dụng để làm mátMBEMột thành phần cốt lõi khác.——-Hiển thị manipulator (RHEED) Súng。RHEEDSúng tạo ra rất nhiều nhiệt trong khi làm việc, nếu không làm mát hiệu quả, biến dạng nhiệt và xì hơi của chính nó sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự ổn định và chân không của chùm tia điện tử. Làm mát nitơ lỏng đảm bảoRHEEDTín hiệu ổn định và chính xác, cung cấp sự bảo đảm cho việc giám sát sự phát triển của tinh thể tại chỗ trong thời gian thực.

Phân tử chùm mở rộng MBE lỏng nitơ nhiệt độ thấp hệ thống

Hai, Thành phần và nguyên tắc làm việc của hệ thống làm lạnh nitơ lỏng

Một bộ hoàn chỉnhMBEHệ thống vận chuyển và tuần hoàn nitơ lỏng thường bao gồm các phần sau: (cần cấu hình theo tình hình hệ thống của khách hàng)

1. Bể chứa nitơ lỏng/Hoặc Nitroduvat lỏng nhỏ： Bể chứa ngoài trời lớn hoặc chai Dewar di động để lưu trữ nitơ lỏng.

2. Ống truyền dẫn cách nhiệt chân không： Kết nối bể chứa nitơ lỏng vàMBEĐường ống của máy chủ, cấu trúc chân không hai lớp của nó có thể giảm thiểu tổn thất bay hơi của nitơ lỏng trong quá trình vận chuyển.

3. Hệ thống lọc nitơ lỏng:Đó là bộ tách khí lỏng, hệ thống truyền nitơ lỏng hoàn chỉnh không thể thiếu hệ thống tách khí lỏng, được sử dụng để tinh chế một phần chất lỏng bị bốc hơi bởi nitơ lỏng trong quá trình truyền dẫn đường ống, và thải khí, giữ nhiệt độ hệ thống thấp.

4. Đơn vị quản lý&vận hành: Trung tâm Thông tin (Đơn vị phân phối & kiểm soát）： hệ thống“Bộ não”. Thường bao gồm:

• -Hiển thị manipulator (Cảm biến mức độ）： Theo dõi mức nitơ lỏng trong bẫy lạnh trong thời gian thực.

• Hạt chia organic (Van điện tử）： Kiểm soát việc tiêm và cắt nitơ lỏng theo tín hiệu mức chất lỏng.

• Cảm biến áp suất： Điều chỉnh áp suất vận chuyển.

• -Hiển thị manipulator (Van cứu trợ an toàn）： Lắp đặt van giảm áp trên nút hệ thống để đảm bảo áp suất hệ thống không quá cao và ngăn ngừa nguy hiểm.

5. Đầu lạnh/-Hiển thị manipulator (Đầu lạnh / Cryo-shroud）： Cài đặt trongMBEPhần làm mát cuối cùng bên trong buồng. Nó thường là một bức tường màn hình kim loại bao quanh khu vực phát triển và có cuộn dây hoặc bánh sandwich bên trong. Nitơ lỏng lưu thông trong đó, làm cho nhiệt độ bề mặt bên ngoài của nó giảm xuống mức thấp.

Quy trình làm việc của hệ thống：
Sau khi cảm biến mức nitơ lỏng phát hiện mức chất lỏng trong bẫy lạnh thấp hơn giá trị thiết lập, nó sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển lập trình hệ thống, bộ điều khiển mở van điện từ, nitơ lỏng ở chế độ bộ điều khiển hệ thống nhận được thân xe tăng, tự động tăng áp và chảy vào bẫy lạnh thông qua đường ống chân không, cuối cùng làm cho mức chất lỏng tăng lên giá trị thiết lập và van điện từ đóng lại. Nitơ lỏng hấp thụ nitơ hình thành sau khi hơi nóng bốc hơi trong bẫy lạnh, thoát khỏi hệ thống một cách an toàn thông qua một đường ống xả chuyên dụng.