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VACUUBRAND今日故事分享——低溫泵的再生

閱讀:288      發(fā)布時間:2024-6-28
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今天的主人公

圖片

姓名:lemens Todt

職業(yè):瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH)固態(tài)物理實驗室的博士生
導(dǎo)師:Wegscheider教授
研究主題:用于制造III/V半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的晶體生長材料
研究重點:半導(dǎo)體與超導(dǎo)體的相互作用
應(yīng)用方向:優(yōu)化量子計算機的性能

 

今天,小編和lemens Todt 進行了一場面對面交流,給大家講講實驗過程中新奇的小故事~

Q
Hi,lemens Todt,先和大家分享一下你研究的主題吧~ 

Todt: 我們研究小組目前從事于晶體生長的材料,主要用來制造III/V半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

其中二維電子氣可是我們的專長~至于我的研究重點是半導(dǎo)體與超導(dǎo)體的相互作用,其結(jié)果可能對量子計算機產(chǎn)生很重要的影響。

 

Q
什么是半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)?

Todt: 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)是一種特殊的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),它是由兩層以上不同的半導(dǎo)體材料薄膜依次沉積在同一基座上形成,這些材料具有不同的能帶隙。

 

Q
那在實驗中使用什么樣的方法來制造半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)呢?

Todt: 對于半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu),我們使用分子束外延(MBE)生長方法——一種物理氣相沉積工藝。使用此方法的顯著優(yōu)勢是:可以利用原子精度生長不同材料的復(fù)雜層序列。這種方法適用于低熔點金屬,如銦或鎵。它們被蒸發(fā)后在真空環(huán)境下,在載體層(稱為襯底或晶片)的表面形成定向分子流。一個原子接一個原子以所需的結(jié)構(gòu)沉積在晶片上并結(jié)晶成薄膜。

而在我研究的領(lǐng)域內(nèi),超導(dǎo)層是以鈮為基礎(chǔ)的。這種金屬的熔點極高,高達2500°C。在這個過程中,整個系統(tǒng)升溫,外來原子從鋼中擴散出來。因此,樣品可能會在這個過程中損壞。隨后,我們決定使用另一種沉積工藝————磁控濺射。在這個工藝中,金屬被放置在一個腔室中,我們向其中注入氬氣。在1 x 10-3 mbar5 x 10-2mbar的壓力下,點燃氬氣等離子體。氬離子撞擊涂層材料的表面,這些被敲除的顆粒然后遷移到晶片上并沉積。

而在這個環(huán)節(jié)中,真空泵發(fā)揮了很重要的作用。

 

Q
可以講講真空泵在其中的作用嗎?

Todt: 首先,我建造了一個新的磁控濺射系統(tǒng)(驕傲臉),雖然很有挑戰(zhàn)性,但這讓人興奮!

其次,我們親自組裝了低溫泵,低溫真空泵屬于吸附泵,也是氣體結(jié)合泵,該泵以1500 L/s的速度從磁控濺射系統(tǒng)中吸入氬氣。在泵內(nèi)部,表面被冷卻到幾開爾文,分子和原子可以像在冰箱里一樣凝結(jié)在上面。一旦低溫泵“滿載”,就必須對其進行再生。接著,另一個真空泵開始發(fā)揮作用——前置泵。在此過程中,氣體通過前置泵釋放并泵出,當?shù)蜏乇帽怀榭諘r,泵和腔室必須達到必要的真空度,在該真空度下低溫泵可以再次冷卻。

 

Q
聽起來低溫泵的再生很重要,為什么呢?

Todt: 我們期望得到盡可能純凈的產(chǎn)物,當?shù)蜏乇迷偕鷷r,來自前置泵的污染物可能會進入系統(tǒng)中,例如空氣中的水、油等。我們希望使用絕對干凈的前置泵來避免這些污染。

過去,我們?yōu)榇藴y試了各種技術(shù):我們嘗試使用渦輪泵作為前置泵。但是渦輪泵的軸承會隨著時間的推移因振動而損壞。所以我們嘗試了螺桿泵VACUU·PURE10。

 


Q
VACUU·PURE是如何成功的?

Todt:首先,我們精確地研究螺桿泵VACUU·PURE 10是否可以在我們的工廠使用。其次,我們正在尋找一種堅固耐用且高純度的真空泵:其基本壓力必須至少為10-2 mbar。此外,需要足夠大的抽速來處理從低溫泵逸出的氣體。當然,同樣重要的是,它是絕對無油和無顆粒的。

VACUU·PURE符合所有這些要求。我們在低溫泵的試驗箱上測試了該泵。螺桿泵沒有出現(xiàn)故障。并且從質(zhì)譜儀中看到,它沒有將油和其他碳氫化合物或磨損帶入系統(tǒng)。


磁控濺射系統(tǒng)上的VACUU·PURE®螺桿泵

圖片

 

 

 

 一起再認識下VACUU·PURE

圖片

 

  • 10^-3mbar的極限真空

  • 最大抽度為10 m³/h

  • 100%無油,不含碳氫化合物

  • 無磨損,無顆粒

  • 非常適合低溫泵的再生

  • 適用于泵送氬氣等輕質(zhì)氣體

  • 設(shè)計緊湊

  • 方便移動

  • 遠程操作

 

選擇VACUUBRAND螺桿泵,讓你的實驗和Todt的實驗一樣無憂無慮。

 

 

 

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