CN214749925U - 一种半导体变温样品台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及真空下的半导体材料分析领域，特别涉及一种半导体变温样品台。该样品台真空腔壳体内部开设有空腔，上盖螺接在真空腔壳体顶部形成腔室，腔室内设置有样品台组件，样品台组件包括样品台底座，样品台底座上设置有半导体制冷片，半导体制冷片上设置有样品台；真空腔壳体侧面设有用于调整腔室内环境的气路接口、用于对样品进行测试的多个BNC接口和用于为真空腔壳体降温的冷却水接口I，真空腔壳体侧面还设有螺接于其上的样品台支撑座，样品台支撑座上设有RS‑232接口和冷却水接口II。本实用新型采用半导体制冷片作为温度变化元件，体积小，无震荡，温度变化连续平稳，无需加热元件进行温度补偿，提高了测试结果的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及真空下的半导体材料分析领域，特别涉及一种半导体变温样品台。
背景技术
在对物质的物理研究中，通过测量电阻值，研究其电子态密度等物理本质是一种常规手段。其中，二氧化钒（VO2）等半导体材料作为典型的电阻值随温度变化的物质，其研究意义重大。为了探究这类材料在连续温度变化下所呈现出的相变温度特性，需要一种变温样品台装置来满足试验条件。
目前针对于实验室中对材料进行变温测量的小型样品台装备较为短缺，采用传统压缩机等制冷装置结构复杂，震荡较大，且需要加热元件对温度进行补偿，并不适用于小型变温样品台装置。另外，一些半导体材料如果在空气中测量，由于氧气和水分的影响，也会影响其性能，因此，其需要在真空或固定的气氛下进行测量。
申请号为CN201610329672.6的中国专利，公开了一种高真空变温有机半导体器件测量腔，它由腔体、低温样品台、高温样品台和抽真空系统组成，抽真空系统与腔体相连，为其提供高真空度；低温样品台和高温样品台置于腔体内之内，分别为处于真空环境的样品提供低温(低于室温)和高温(高于室温)。该专利能够降低空气中的氧、水分子等环境因素对有机半导体器件性能的影响，可改变测量气氛，用于有机半导体器件气敏特性的测量。但是其需要两个测试平台分别测试高温和低温，这样比较浪费资源，并且不能实现高低温的连续变化，测试起来效率低下，另外，其腔体呈圆柱状，不便于将样品台放置在显微镜下对样品现象进行实时观察。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有样品台结构复杂、震荡较大、需要加热元件对温度进行补偿，不适用于小型变温样品台装置以及现有样品台不能实现高低温的连续变化，测试效率低下等技术问题，提供一种半导体变温样品台，可以为样品提供真空环境，也可以提供特殊气体环境进行试验，可以对样品进行原位温度变化，升、降温的响应速度较快，温度变化连续、平稳，可以满足绝大部分测试需求。
本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种半导体变温样品台，真空腔壳体内部开设有空腔，上盖螺接在真空腔壳体顶部形成腔室，上盖上设有用于观察样品现象的石英窗片，腔室内设置有样品台组件，所述样品台组件包括样品台底座，样品台底座上设置有半导体制冷片，半导体制冷片上设置有样品台，样品台上设置有温度计；所述真空腔壳体侧面设有用于调整腔室内环境的气路接口、用于对样品进行测试的多个BNC接口和用于为真空腔壳体降温的冷却水接口I，所述真空腔壳体侧面还设有螺接于其上的样品台支撑座，所述样品台支撑座上设有用于为半导体制冷片提供输入电流以及采集温度计输出信号的RS-232接口和用于为半导体制冷片降温的冷却水接口II，所述样品台底座通过冷却管路及冷却水接口II连接在样品台支撑座上，且样品台底座与真空腔壳体内壁分离。
进一步地，所述样品台上还设置有起绝缘导热作用的蓝宝石片。
进一步地，所述冷却管路在样品台底座内部盘曲设置。
进一步地，所述腔室内还设置有线路转接台。
进一步地，所述真空腔壳体与上盖之间安装有环形密封垫圈，所述上盖与石英窗片之间安装有密封垫圈，所述真空腔壳体与样品台支撑座之间安装有环形密封垫圈。
进一步地，所述半导体制冷片上下表面分别与样品台以及样品台底座紧密粘合。
进一步地，所述温度计为金属热电阻温度计，所述金属热电阻温度计紧密贴合固定在样品台表面。
进一步地，所述气路接口对称设置在真空腔壳体两侧。
进一步地，所述真空腔壳体及上盖呈扁平状。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1. 采用半导体制冷片作为温度变化元件，体积小，无机械震荡，温度变化连续、平稳，且无需加热元件进行温度补偿，大大提高了测试结果的可靠性。
2. 可以对样品进行原位温度变化，温度范围在（-30—100）℃区间内，并且该变温样品台升、降温的响应速度较快，可以满足绝大部分测试需求。
3.上盖上设有圆形石英窗片，盒体结构设计为扁平状，其结构紧凑，便于放置在显微镜下对样品现象进行实时观察。
4. 安装、拆卸较为便捷，调试较为简单，稳定性好，测试过程成本较低。
5. 真空腔壳体上设置有多个BNC接口，可以同时完成多组测试。
6. 样品以及样品台装置在一个密闭的环境下，保证整个实验过程对外界温度绝缘。
7. 线路转接台能够梳理真空腔壳体内部线路，避免线路过于复杂。
基于上述理由本实用新型半导体变温样品台可在真空下的样品分析领域广泛推广。
附图说明
图1为本实用新型半导体变温样品台的结构图。
图2为本实用新型半导体样品台的结构剖视图。
图3为本实用新型半导体样品台底座与样品台支撑座连接示意图。
图中：1.上盖，2.石英窗片，3.气路接口，4.冷却水接口I，5.冷却水接口II，6.RS-232接口，7.样品台支撑座，8.样品台底座，9.金属热电阻温度计，10.半导体制冷片，11.样品台，12.蓝宝石片，13.线路转接台，14.BNC接口，15.腔室。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明，但本实用新型并不局限于具体实施例。
如图1-2所示的一种半导体变温样品台，真空腔壳体内部开设有空腔，上盖1螺接在真空腔壳体顶部形成腔室15，上盖1螺接于真空腔壳体上便于内部构件的检修和拆卸，上盖1上设有用于观察样品现象的圆形石英窗片2，真空腔壳体与上盖1之间安装有环形密封垫圈，上盖1与石英窗片2之间安装有密封垫圈，真空腔壳体及上盖1呈扁平状设计，其结构紧凑，便于将样品台放置在显微镜下对样品现象进行实时观察。
腔室15内设置有样品台组件及线路转接台13，样品台组件包括样品台底座8，样品台底座8上设置有半导体制冷片10，半导体制冷片10上设置有样品台11，样品台11上设置有起绝缘导热作用的蓝宝石片12及金属热电阻温度计9；线路转接台13能够梳理真空腔壳体内部线路，避免线路过于复杂。
真空腔壳体侧面设有用于对腔室提供真空或特殊环境的气路接口3、用于对一组或多组样品进行测试的多个BNC接口14和用于为真空腔壳体降温的冷却水接口I4，气路接口3对称设置在真空腔壳体两侧，当需要对腔室15内部抽真空的时候，将两个接口一起连接真空泵；当需要对腔室15内部导入特殊气体的时候，一个接口接气体泵，一个接口接排气泵。
真空腔壳体侧面还设有螺接于其上的样品台支撑座7，且样品台支撑座7位于壳体内，真空腔壳体与样品台支撑座7之间安装有环形密封垫圈，样品台支撑座7上设有用于为半导体制冷片提供输入电流以及采集温度计输出信号的RS-232接口6和用于为半导体制冷片降温的冷却水接口II5，如图3所示，样品台底座8通过冷却管路及冷却水接口II5连接在样品台支撑座7上，且样品台底座8与真空腔壳体内壁分离，冷却管路在样品台底座8内部盘曲设置，以便对半导体制冷片10下端进行及时散热。
半导体制冷片10上下表面分别与样品台11以及样品台底座8紧密粘合，并通过RS-232接口6输入电流控制工作，以改变样品台11温度，金属热电阻温度计9紧密贴合固定在样品台11表面，并通过RS-232接口6将信号输出，能够对温度进行实时监测。
半导体变温台在进行测试前，首先对样品表面金属镀层和接线端子进行铝丝压焊连接，接线端子再通过BNC接口14与电阻仪连接，以实现实时测量样品电阻值的目的。将样品底部与蓝宝石片12固定，并将蓝宝石片12用铝箔胶带固定在无氧铜样品台11上；样品摆放、连接完成后，将腔体上盖1封闭；开启水冷机为样品台降温，两个气路接口3分别连接真空泵和真空计为腔室15提供一定的真空环境，或通入其他气体为腔室15提供特殊气体环境；BNC接口14和RS-232接口6分别与电阻仪和电脑端进行连接，在电脑端的控制软件上可以通过金属热电阻温度计9信号显示温度状态，并可通过控制半导体制冷片10的电流从而连续控制温度的变化。在设定温度值后，温度会以给定速度均匀连续向给定温度值靠近，到达该值后通过温度计测量值的反馈进行闭环控制，最后通过温度范围的设定获取在此温度变化范围内样品的“温度—电阻值”特性曲线。
以上内容是结合优选技术方案对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定实用新型的具体实施仅限于这些说明。对本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种半导体变温样品台，其特征在于：真空腔壳体内部开设有空腔，上盖螺接在真空腔壳体顶部形成腔室，上盖上设有用于观察样品现象的石英窗片，腔室内设置有样品台组件，所述样品台组件包括样品台底座，样品台底座上设置有半导体制冷片，半导体制冷片上设置有样品台，样品台上设置有温度计；所述真空腔壳体侧面设有用于调整腔室内环境的气路接口、用于对样品进行测试的多个BNC接口和用于为真空腔壳体降温的冷却水接口I，所述真空腔壳体侧面还设有螺接于其上的样品台支撑座，所述样品台支撑座上设有用于为半导体制冷片提供输入电流以及采集温度计输出信号的RS-232接口和用于为半导体制冷片降温的冷却水接口II，所述样品台底座通过冷却管路及冷却水接口II连接在样品台支撑座上，且样品台底座与真空腔壳体内壁分离。
2.根据权利要求1所述的一种半导体变温样品台，其特征在于：所述样品台上还设置有起绝缘导热作用的蓝宝石片。
3.根据权利要求1所述的一种半导体变温样品台，其特征在于：所述冷却管路在样品台底座内部盘曲设置。
4.根据权利要求1所述的一种半导体变温样品台，其特征在于：所述腔室内还设置有线路转接台。
5.根据权利要求1所述的一种半导体变温样品台，其特征在于：所述真空腔壳体与上盖之间安装有环形密封垫圈，所述上盖与石英窗片之间安装有密封垫圈，所述真空腔壳体与样品台支撑座之间安装有环形密封垫圈。
6.根据权利要求1所述的一种半导体变温样品台，其特征在于：所述半导体制冷片上下表面分别与样品台以及样品台底座紧密粘合。
7.根据权利要求1所述的一种半导体变温样品台，其特征在于：所述温度计为金属热电阻温度计，所述金属热电阻温度计紧密贴合固定在样品台表面。
8.根据权利要求1~7任一所述的一种半导体变温样品台，其特征在于：所述气路接口对称设置在真空腔壳体两侧。
9.根据权利要求1~7任一所述的一种半导体变温样品台，其特征在于：所述真空腔壳体及上盖呈扁平状。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121017157.7U CN214749925U (zh) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | 一种半导体变温样品台 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202121017157.7U CN214749925U (zh) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | 一种半导体变温样品台 |
Publications (1)
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| CN214749925U true CN214749925U (zh) | 2021-11-16 |
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ID=78621289
Family Applications (1)
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| CN202121017157.7U Active CN214749925U (zh) | 2021-05-13 | 2021-05-13 | 一种半导体变温样品台 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN214749925U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114217199A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-03-22 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 一种实现半导体器件1/f噪声变温测试的方法及装置 |
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2021
- 2021-05-13 CN CN202121017157.7U patent/CN214749925U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114217199A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-03-22 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 一种实现半导体器件1/f噪声变温测试的方法及装置 |
| CN114217199B (zh) * | 2021-12-10 | 2024-01-09 | 中国科学院新疆理化技术研究所 | 一种实现半导体器件1/f噪声变温测试的方法及装置 |
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