Sistema de baixa temperatura de nitrogênio líquido de extensão de feixe molecular MBE

Sistema de baixa temperatura de nitrogênio líquido de extensão de feixe molecular MBEÉ uma tecnologia essencial para a preparação de filmes monocristalinos de alta qualidade em ambientes de vácuo ultraalto. Para alcançar a pureza do material e o controle preciso da interface,MBEO sistema deve inibir eficazmente a radiação térmica e a poluição por gás residual do interior da cavidade. O sistema de refrigeração de nitrogênio líquido está aqui.“Defesa de baixa temperatura”O papel.

Um, Sistema de refrigeração de nitrogênio líquidoMBEFunções principais e importância

O sistema de refrigeração de nitrogênio líquido passa por-196°C（77KA temperatura extremamente baixa realiza principalmente as seguintes três funções-chave:

1. Proteção contra radiação térmica (Crio-blindagem）：MBEfontes de aquecimento dentro da câmara de crescimento (por exemplo, blocos de aquecimento de substrato,célula de efusãoTemperaturas de até centenas ou até milhares de graus podem gerar intensa radiação térmica. Essas radiações térmicas aquecem, direta ou indiretamente, outros componentes (por exemplo, paredes de cavidades, obturadores), causando sua descarga, danificando o vácuo e tornando-se uma fonte de poluição. Armadilhas frias de nitrogênio líquido esuíniosAo absorver essas radiações térmicas, a carga térmica de fundo da câmara é reduzida drasticamente e a estabilidade térmica do sistema é mantida.

2. Captura de gás residual (Crio-bombeamento / obtenção）： Mesmo no vácuo ultra-alto, ainda existem moléculas residuais de gás na câmara (comoH₂ O, CO, CO ₂, O₂etc.). Essas moléculas, uma vez absorvidas na superfície da grade de crescimento, podem se tornar impurezas letais. A superfície refrigerada por nitrogênio líquido (especialmente a tela fria envolvida interna) é como um“Captor de baixa temperatura”Quando as moléculas de gás restantes colidem com a sua superfície, ficam firmes devido à perda de energia cinética.“Congelação”adsorção, removendo efetivamente esses poluentes do ambiente de vácuo, criando um“Super limpo”ambiente de crescimento. É a obtenção de materiais semicondutores de alta migração (comoGaAseAlGaAs(A premissa.

3. Proteção de componentes críticos： Sistemas de nitrogênio líquido também são frequentemente usados ​​para resfriamentoMBEOutro componente central——Difração eletrônica de alta energia (RHEED(Armas)- É.RHEEDA arma produz uma grande quantidade de calor durante o trabalho e, se não for resfriada de forma eficaz, sua própria deformação térmica e evaporação podem afetar gravemente a estabilidade e o vácuo do feixe de elétrons. A refrigeração do nitrogênio líquido asseguraRHEEDA estabilidade e a precisão do sinal garantem o monitoramento in situ do crescimento dos cristais em tempo real.

Sistema de baixa temperatura de nitrogênio líquido de extensão de feixe molecular MBE

Dois. Composição e princípio de funcionamento do sistema de refrigeração de nitrogênio líquido

Um conjunto completoMBEOs sistemas de transporte e circulação de nitrogênio líquido geralmente consistem nas seguintes partes: (é necessário configurar de acordo com a situação do sistema do cliente)

1. Tanques de nitrogênio líquido/ou pequeno nitrogênio líquido Duar： Tanques exteriores grandes ou garrafas removíveis para armazenar nitrogênio líquido.

2. Tubos de transferência térmica isolados a vácuo： Conectar tanques de nitrogênio líquido eMBEA estrutura de vácuo de duas camadas do tubo do anfitrião minimiza a perda de vaporização do nitrogênio líquido durante o transporte.

3. Sistema de purificação de nitrogênio líquido:Ou seja, o separador de gás e líquido, um conjunto completo de sistemas de transferência de nitrogênio líquido é essencial para o sistema de separador de gás e líquido, usado para purificar parte do líquido vaporizado pelo nitrogênio líquido durante o processo de transferência de tubulação e para eliminar o gás para manter a temperatura do sistema baixa.

4. Unidade de Distribuição e Controle (Unidade de Distribuição e Controle）： do sistema.“O cérebro”Geralmente incluem:

• Sensores de nível (Sensor de nível）： Monitore em tempo real os níveis de nitrogênio líquido na armadilha fria.

• Válvula eletromagnética (válvulas solenóides）： Controle a injeção e corte de nitrogênio líquido de acordo com o sinal de nível.

• Sensores de pressão： Ajustar a pressão de transporte.

• Válvula de Segurança (Válvula de alívio de segurança）： Instale uma válvula de escape no nó do sistema para garantir que a pressão do sistema não seja excessivamente alta e evite perigos.

5. Cabeça fria./Armadilha Fria (Cabeça fria / Cryo-shroud）： Instalar emMBEComponente de resfriamento final no interior da câmara. Geralmente é uma parede de tela metálica em torno da área de crescimento, com uma placa ou um laminado no interior. O nitrogênio líquido circula nele, reduzindo a temperatura da superfície externa para baixo.

O fluxo de trabalho do sistema：
O sensor de nível de nitrogênio líquido detecta o nível de líquido dentro da armadilha fria abaixo do valor definido, envia um sinal para o controlador de programação do sistema, o controlador abre a válvula eletromagnética, o nitrogênio líquido no tanque recebe o modo do controlador do sistema, aumenta a pressão automaticamente e flui para a armadilha fria através de tubos de vácuo, o que finalmente aumenta o nível para o valor definido e a válvula eletromagnética é fechada. O nitrogênio líquido absorve o nitrogênio formado após a vaporização térmica dentro de uma armadilha fria e elimina o sistema com segurança através de tubos de escape especializados.