CN114672876B - 应用于样品台的降温装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供应用于样品台的降温装置，包括连接部件和降温组件，其中，降温组件顶部具有能够与样品台底部形成配合的支撑部分，连接部件其中一端与降温组件连接，连接部件的另一端与线性推拉装置连接，线性推拉装置布置在分子束外延系统腔体上并且能够将连接部件推入和拉出分子束外延系统腔体。本发明提供的降温装置，在不需要人工夹取移动样品的情况下，针对样品进行快速降温操作，不影响样品台本身的加热功能，并且尽可能的节省空间。
Description
技术领域
本发明涉及分子束外延蒸发系统中样品台的结构设计技术领域，具体涉及一种应用于样品台的降温装置。
背景技术
在分子束外延蒸发系统当中，样品台是最为重要的部件之一。为了得到更为优质的样品表面以及生长的基底条件，需要对样品进行退火等工艺的处理，其根据样品大小，主要分为两种：
针对小尺寸(主要指20mm及以下)样品，主要以旗型样品托为主，由于其尺寸很小，可以在有限的空间内，将加热(1000摄氏度以上)与降温(最低可达液氮或液氦温度)等功能有机的集成在一起，所以一般小尺寸的样品台，可以同时兼具加热及降温的功能；
针对大尺寸样品(主要以1英寸以上圆晶片为主)，由于尺寸很大，样品在实现某一项功能时，如升温，降温，旋转等，就会占据全部样品台空间。所以针对大尺寸样品的样品台，仅具备加热或降温某一项功能，制作大尺寸样品时，需要将样品加热到某一特定温度，再进行降温(即退火操作)，但由于空间因素以及加热与冷却结构的不兼容，无法在一个样品台上集成加热与降温的功能，因此常用的方案是只给样品台配置加热模组，采用自然冷却的形式进行降温。由于采用自然冷却的形式进行降温，尤其在真空环境中，其降温速率十分有限，降温时间很长，从而导致样品制备周期变长。而长时间的降温，则会导致样品表面再度吸附杂质分子，表面质量再度变差。在某些系统中，当设备空间足够时，针对大尺寸样品，可采用双样品台的构型，一个样品台负责对样品加热，另一个样品台则在需要时负责对样品进行降温。样品在需要快速降温的过程中，需要通过机械手等结构，将样品从一个样品台转移到另一组样品台上，增加了操作难度及不确定性。另外由于需要同时安装两个样品台，对腔体空间及安装尺寸都有了更大的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种应用于样品台的降温装置，在不需要人工夹取移动样品的情况下，针对样品进行快速降温操作，不影响样品台本身的加热功能，并且尽可能的节省空间。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种应用于样品台的降温装置，包括连接部件和降温组件，其中，降温组件顶部具有能够与样品台底部形成配合的支撑部分，连接部件其中一端与降温组件连接，连接部件的另一端与线性推拉装置连接，线性推拉装置布置在分子束外延系统腔体上并且能够将连接部件推入和拉出分子束外延系统腔体。
根据本发明的应用于样品台的降温装置，可安装于分子束外延系统腔体上，当需要降温时，通过线性推拉装置将降温组件导入腔体内部且与样品台底部形成配合，达到对样品快速降温的目的，在不需要降温时，将整套机构拉至腔体侧面，不影响生产工序，因此，侧面安装的形式，减少了样品台安装的空间需求，仅需要在腔体侧面按照常规开孔预留位置即可，配备线性推拉装置，可实现自由伸缩，在不使用时收回，不影响样品台正常工作，使用时推入样品台下方，样品台落下与之贴合即可实现快速降温，无需人工转移样品，并且独立的降温组件，相比于样品台来说，结构简单，易于维修和更换，不影响腔体整体配置。
对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。
根据本发明的应用于样品台的降温装置，在一个优选的实施方式中，连接部件包括沿水平方向布置的支撑杆。
采用支撑杆连接和支撑降温组件，结构简单，易于加工制作，便于布置在分子束外延系统腔体内。
进一步地，在一个优选的实施方式中，降温组件包括导热组件和循环冷却管路，导热组件顶部能够与样品台底部形成配合，导热组件的侧部与支撑杆连接，循环冷却管路布置在支撑杆和导热组件内。
导热组件与样品台接触后，可将热量迅速传递至循环冷却管路，可通过循环的冷却水或液氮/液氦等冷却介质进行不同幅度的循环冷却降温，可在生长前，或生长完成后，对加热后的样品进行原位快速地降温处理，并且，通过将循环冷却管路布置在支撑杆和导热组件内构成中空的冷却台，可以避免样品表面不受影响。
具体地，在一个优选的实施方式中，导热组件包括与样品台底部配合的降温块和用于布置循环冷却管路的导热块，导热块位于降温块底部。
通过设置降温块和导热块能够有效提高降温组件的导热能力，从而进一步提高降温效果。
进一步地，在一个优选的实施方式中，降温块与导热块之间设有导热部件。
显然，通过进一步增加导热部件，不仅能够更加快速地将样品台的热量传递到靠近内部循环冷却增加整个导热组件的导热效果，也能够有效增加整个降温组件的结构强度，便于提高承载样品台的稳固性。
具体地，在一个优选的实施方式中，导热部件为铜辫子结构。
采用铜辫子作为导热部件，能够极大程度上提高导热效果，且使得降温块与导热块之间实现柔性连接，使得降温块承载样品台后能够在样品台的自重下有效调整降温块与导热块之间的距离，从而有效提高导热组件的耐久性和使用寿命。
进一步地，在一个优选的实施方式中，降温块与导热块之间设有支撑螺柱。
通过在降温块与导热块之间设置支撑螺柱，能够有效提高整个降温组件的结构稳定性，并且便于对降温块与样品台之间的距离进行调整，从而增加整个降温装置的适用性。
进一步地，在一个优选的实施方式中，支撑螺柱上套设有弹性支撑部件。
样品台落下，弹性支撑部件能够保证样品台底面与降温块上表面完全贴合，从而极大程度上提高降温效率。
具体地，在一个优选的实施方式中，弹性支撑部件为弹簧结构。
弹性支撑部件采用弹簧结构，不仅结构简单，易于布置，而且能够有效确保支撑的稳定可靠性。
具体地，在一个优选的实施方式中，连接部件通过安装法兰与线性推拉装置连接。
通过安装法兰进行连接，能够有效提高整个降温装置安装和拆卸的便捷性，且能够有效简化连接结构和尽可能节省安装空间，以及保证连接结构的稳定可靠性。
相比现有技术，本发明的优点在于：在不需要人工夹取移动样品的情况下，针对样品进行快速降温操作，不影响样品台本身的加热功能，并且尽可能的节省空间。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1示意性显示了本发明实施例的降温装置的主视结构；
图2示意性显示了本发明实施例的降温装置的俯视结构；
图3示意性显示了本发明实施例的降温装置与样品台的装配结构。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。
图1示意性显示了本发明实施例的降温装置10的主视结构；图2示意性显示了本发明实施例的降温装置10的俯视结构；图3示意性显示了本发明实施例的降温装置10与样品台101的装配结构。
如图1至图3所示，本发明实施例的应用于样品台的降温装置10，包括连接部件1和降温组件2，其中，降温组件2顶部具有能够与样品台101底部形成配合的支撑部分，连接部件1其中一端与降温组件2连接，连接部件1的另一端与线性推拉装置连接，线性推拉装置布置在分子束外延系统腔体上并且能够将连接部件1推入和拉出分子束外延系统腔体。
根据本发明实施例的应用于样品台的降温装置，可安装于分子束外延系统腔体上，当需要降温时，通过线性推拉装置将降温组件导入腔体内部且与样品台底部形成配合，达到对样品快速降温的目的，在不需要降温时，将整套机构拉至腔体侧面，不影响生产工序，因此，侧面安装的形式，减少了样品台安装的空间需求，仅需要在腔体侧面按照常规开孔预留位置即可，配备线性推拉装置，可实现自由伸缩，在不使用时收回，不影响样品台正常工作，使用时推入样品台下方，样品台落下与之贴合即可实现快速降温，无需人工转移样品，并且独立的降温组件，相比于样品台来说，结构简单，易于维修和更换，不影响腔体整体配置。
如图1至图3所示，具体地，在本实施例中，连接部件1包括沿水平方向布置的支撑杆。采用支撑杆连接和支撑降温组件，结构简单，易于加工制作，便于布置在分子束外延系统腔体内。
如图1和图2所示，进一步地，在本实施例中，降温组件2包括导热组件21和循环冷却管路22，导热组件21顶部能够与样品台101底部形成配合，导热组件21的侧部与支撑杆连接，循环冷却管路22布置在支撑杆和导热组件21内。导热组件与样品台接触后，可将热量迅速传递至循环冷却管路，可通过循环的冷却水或液氮/液氦等冷却介质进行不同幅度的循环冷却降温，可在生长前，或生长完成后，对加热后的样品进行原位快速地降温处理，并且，通过将循环冷却管路布置在支撑杆和导热组件内构成中空的冷却台，可以避免样品表面不受影响。
如图1和图2所示，具体地，在本实施例中，导热组件21包括与样品台101底部配合的铜质降温块211和用于布置循环冷却管路22的铜质导热块212，导热块212位于降温块211底部。通过设置降温块和导热块能够有效提高降温组件的导热能力，从而进一步提高降温效果。如图1所示，进一步地，在本实施例中，降温块211与导热块212之间设有导热部件213。显然，通过进一步增加导热部件，不仅能够更加快速地将样品台的热量传递到靠近内部循环冷却增加整个导热组件的导热效果，也能够有效增加整个降温组件的结构强度，便于提高承载样品台的稳固性。具体地，在本实施例中，导热部件213为铜辫子结构。采用铜辫子作为导热部件，能够极大程度上提高导热效果，且使得降温块与导热块之间实现柔性连接，使得降温块承载样品台后能够在样品台的自重下有效调整降温块与导热块之间的距离，从而有效提高导热组件的耐久性和使用寿命。
如图1和图3所示，进一步地，在本实施例中，降温块211与导热块212之间设有支撑螺柱3。通过在降温块与导热块之间设置支撑螺柱，能够有效提高整个降温组件的结构稳定性，并且便于对降温块与样品台之间的距离进行调整，从而增加整个降温装置的适用性。进一步地，在本实施例中，支撑螺柱3上套设有弹性支撑部件4。样品台落下，弹性支撑部件能够保证样品台底面与降温块上表面完全贴合，从而极大程度上提高降温效率。具体地，在本实施例中，弹性支撑部件4为弹簧结构。弹性支撑部件采用弹簧结构，不仅结构简单，易于布置，而且能够有效确保支撑的稳定可靠性。
如图1至图3所示，具体地，在本实施例中，连接部件1通过安装法兰5与线性推拉装置连接。通过安装法兰进行连接，能够有效提高整个降温装置安装和拆卸的便捷性，且能够有效简化连接结构和尽可能节省安装空间，以及保证连接结构的稳定可靠性。
在一些未示出的实施例中，样品台和本发明实施例的降温装置10之间的配合安装不仅仅局限于顶部和侧面，其他安装角度也可以实现快速降温的功能。
根据上述实施例，可见，本发明涉及的应用于样品台的降温装置，在不需要人工夹取移动样品的情况下，针对样品进行快速降温操作，不影响样品台本身的加热功能，并且尽可能的节省空间。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (6)
1.一种应用于样品台的降温装置，其特征在于，包括连接部件和降温组件；其中，
所述降温组件顶部具有能够与样品台底部形成配合的支撑部分；
所述连接部件其中一端与所述降温组件连接，所述连接部件的另一端与线性推拉装置连接；
所述线性推拉装置布置在分子束外延系统腔体上并且能够将所述连接部件推入和拉出分子束外延系统腔体；
所述连接部件包括沿水平方向布置的支撑杆；
所述降温组件包括导热组件和循环冷却管路；所述导热组件顶部能够与样品台底部形成配合，所述导热组件的侧部与所述支撑杆连接，所述循环冷却管路布置在所述支撑杆和所述导热组件内；
所述导热组件包括与样品台底部配合的降温块和用于布置循环冷却管路的导热块；导热块位于所述降温块底部；
所述降温块与所述导热块之间设有导热部件。
2.根据权利要求1所述的应用于样品台的降温装置，其特征在于，所述导热部件为铜辫子结构。
3.根据权利要求1或2所述的应用于样品台的降温装置，其特征在于，所述降温块与所述导热块之间设有支撑螺柱。
4.根据权利要求3所述的应用于样品台的降温装置，其特征在于，所述支撑螺柱上套设有弹性支撑部件。
5.根据权利要求4所述的应用于样品台的降温装置，其特征在于，所述弹性支撑部件为弹簧结构。
6.根据权利要求1或2所述的应用于样品台的降温装置，其特征在于，所述连接部件通过安装法兰与所述线性推拉装置连接。
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