Криостат

Криостат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< н767473 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 100876 (2! ) 2396235/28-26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 300980 Бюллетень №

Дата опубликования описания 300980 (51)М. Кл.3

F 25 D 3/10

Государственный комитст

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621 59 (088.8) (72) Авторы изобретения

Р. И. Данилевич, В. М. Калюжный, Б. В. Ткачук и В. A. Цендровский (7! ) Заявитель (54) KPHOCTAT

Известны конструкции криостатов, имеющие сосуд Дьюара, хладопровод, сорбционный насос, рабочую камеру с образцом, токовводы, окна и датчики вакуума и температуры (11. 15

В таких криостатах съемный сорбент и рабочая камера соединяются через уплотнители, что существенно ухудшает вакуум и усложняет конструкцию, Кроме того, в момент замены сорбента криос- 2р тат оказывается беэ сорбционногб насоса, что ухудшает вакуум в его рабочей камере.

Известен криостат, содержащий корпус с рабочей камерой, сосуд Дьюара, 25 два автономных сорбционных насоса, несущую направляющую, закрепленную в корпусе и сообщающуюся с сосудом Дьюара хл допроводом для подачи хладагента и механизм перемещения образца. Ра-30

Изобретение относится к криогенной технике и касается криостата для физических исследований, который может быть использован как в экспериментальной физике при получении об- 5 разцов и проведении на них комплекса физических исследований, так и в промышленной полупроводниковой технологии.10

2 бочая камера с образцом снабжена датчиком вакуума и температуры (2).

Однако в известном криостате одновременно с исследованием физических свойств образца невозможно получение образцов в различных технологических режимах, а на образцах, полученных вне криостата, в результате процесса окисления происходят необратимые изменения свойств исходного слоя, что существенно влияет на достоверность информации, получаемой с таких образцов.

Целью изобретения является создание криостата, позволяющего одновременно получать и исследовать физические свойства: образцов. ук азанная цель дсжтигаетс я тем, что рабочая камера снабжена перегородкой, установленной с возможностью поворота и разделяющей камеру на два отсека, первый из которых снабжен фланцами с размещенными на ННх прйставксй ,термического напыления образцов и микронатекателем,,при этом отсеки соединены между собой механизмом перемещения образца.

Кроме того, первый отсек дополнительно снабжен манипуляторами ввода маски и раскрытия напылительной щели, 767473 а второй отсек снабжен оптически прозрачными окнами и устройством подвода электрических контактов к образ цу °

На .фиг. 1 изображен криостат общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б — Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-B на фиг. 1.

Криостат состоит из сосуда Дьюара

1, двух сорбционных насосов 2, сообщающихся с криостатом и системой откачки посредством вакуумных вентилей 3, 4, хладопровода 5, снабженного сифоном 6 для подачи хладагента, и рабочей камеры 7.

Рабочая камера 7 выполнена в видЕ 15 разъемного параллелепипеда и конструктивно состоит из двух отсеков 8 и 9: технологического 8 и измерительного 9, разделенных перегбродкой

10 и соединенных механизмом 11 пере- 2О мещения образца 12. Технологический отсек 8 имеет два выступающих фланца

13 с закрепленной приставкой 14 на них термического напыления, манипулятор 15 раскрытия напылительной щелк

16, манипулятор 17 ввода маски в зону напыления и микронатекатель 18.

Технологический отсек снабжен окнами

19, 20 для наблюдения за ходом технологического процесса.

Измерительный отсек снабжен окнами 30

21и 22, отводом 23 для крепления электронной пушки, фланцем 24 для крепления устройства 25 подвода электрических контактов к образцу.

Кроме того, на корпусе рабочей камеры закреплены привод 26 механизма перемещения, два механизма 27 прижима верхней планки 28, система токоввоФ дов для подключения термопар, нагре-. вательных элементов и датчиков ваку- 4О ума, Механизм 11 перемещения образца

12 включает в себя несущую направляющую 29, выполненную в виде ласточкиного хвоста со съемной верхней план- 4 кой 28, микровинт 30, подвижный держатель 31 образца 12, мембранный переходник 32 и привод 26.

Перегородка между технологическим и измерительным отсеками состоит из собственно перегородки 10 и рукоятки

33 управления и служит для защиты измерительного отсека от попадания в него напыляемого вещества, т.е. перегородка предохраняет окна 21, 22 и устройство 25 подвода контактов к образцу.

Работа криостата заключается в приготовлении различного рода образцов и и измерения их физических свойств без нарушения вакуума и заданных условий щ эксперимента.

Работа криостата показывает пример нанесения слоя полупроводникового матеРиала и произведение его комплексных исследований.

Перед откачкой криостата над нагревательным элементом одного из напылительных устройств устанавливают бункер с веществом. После этого откачивают криостат и заливают хладагентом. После. достижения предельного вакуума = 5 10, мм рт. ст. производят процесс напыления. Для этого образец перемещают в технологический отсек и после достижения образцом заданной температуры включают прогрев нагревательноro элемента, на который из бункера мелкими порциями поступает напыляемое вещество. С помощью манипулятора 17 открывают заслонку и перемещают образец механизмом перемещения вращением привода 26 вдоль раскрытой на небольшой зазор щели

16, причем скорость перемещения образца определяется заданным профилем толщины вдоль длины образца. После этого с помощью манипулятора 15 раскрывают щель 16 на максимальную ширину и в нужных местах через маску, вводимую с помощью манипулятора 17, методом термической возгонки наносят

cистему контактных площадок из металла.

После нанесения слоев открывают перегородку с помощью рукоятки 33, перемещают образец в измерительный отсек и производят. измерение физических характеристик образца.

При измерении пропускания и отражения образца луч света попадает на образец через окно 21. Прошедший через образец свет через окно 22, а отраженный через окно 21 попадают в систему регистрации.

Для измерения фотолюминесценции образец облучают светом через окно

21, а вышедший из образца свет опять через окно 21 попадает в систему регистрации. Электро- и термолюминесценцию измеряют аналогично, только при этом свечение возбуждают приложенным напряжением и теплом.

С помощью устройства 25 подвода контактов к образцу измеряют электропроводность и фотопроводимость, облучая при этом образец через окно

21.

При этом измерение всеми этими методами можно производить не только на образцах, полученных при разных технологических режимах, но и в зависимости от последующих изменений условий работы. Так, мы можем облучать образцы потоком электронов, светом, лазерным излучением, производить термообработку, отжиг образцов, их окисление в различных средах и следить за изменениями, происходящими в слоях.

После проведения нужных измерений образец при необходимости вновь перемещают в технологический отсек, где можно провести ряд технологических операций, а затем, переместив обра767473 зец в измерительный отсек, провести новый цикл измерениЯ.

Предлагаемая конструкция криостата позволяет объединить технологический цикл изготовления образца и цикл 5 измерения в одно целое, а также проводить целый комплекс физических исследований в одних условиях. Это приводит к существенному выигрышу рабочего времени, экономии материальных и людских ресурсов при проведении научных исследований, при отработке технологических режимов и при контроле качества изделий. Так же, криостат позволит получить более богатую и достоверную информацию об исследуемом или производимом объекте. формула изобретения

1. Криостат, содержащий корпус с рабочей камерой, сосуд Дьюара, сорбционные насосы, несущую направляющую, закрепленную в корпусе и сообщающуюся с сосудом Дьюара при помощи хладопро- 25 вода, механизм перемещения образца и приборы контроля вакуума и температуры, отличающийся тем, что, с целью одновременного получения и исследования физических свойств образцов, рабочая камера снабжена перегородкой, установленной с возможностью поворота и разделяющей: камеру на два отсека, первый иэ которых снабжен фланцами с размещенными на них приставкой термического напыления образцов и микронатекателем, при этом отсеки соединены между собой механизмом перемещения образца.

2. Криостат по п. l, о т л и ч аю шийся тем,, что первый отсек дополнительно снабжен манипуляторами ввода маски и раскрытия напылительной щели, а второй отсек снабжен оптически прозрачными окнами и устройством подвода электрических контактов к образцу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Уайт Т.К. Экспериментальная техника низких температур. М., 1962, с. 176-178.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 406CiB4, кл. F 25 D 3/10, 1971.

7б 74 73

О 1У фиг. 3

22

21

r1

Рие. 9

Составитель Г.Ольшанская

Редактор Т. Пилипенко Техред М,Рейвес Корректор В.Синицкая

Заказ 7173/33 Тираж 575 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4