Криостат для исследования электрофизических свойств полупроводниковых материалов

 

Изобретение относится к вакуумнокриогенной технике и может быть использовано для исследования электрофизических свойств полупроводниковых материалов в условиях криогенных температур. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет стабилизации температуры образца. Образец 6 устанавливают в объектодержатель, содержащий медный блок 3 и хвостовой элемент 5 в виде полого конуса. Последний фиксируют на коническом элементе 13, выполненном на днище вакуумной камеры 2. Камеру 2 опускают в сосуд 1 Дьюара. Установку температуры осуществляют с помощью нагревателя 8. Цилиндрическая обечайка 12, установленная между стенкой камеры 2 и объектодержателем, обеспечивает экранировку образца 6 от колебаний температуры газообразного гелия за счет постоянства температуры ее верхней и нижней частей. 1 ил. S (Л о оо Р to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECIlYB JIHH

09) (11) (51)5 F 25 D 3 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4691808/13 (22) 12.05.89 (46) 23.10.91. Бюл. № 39 (71.) Институт химии высокочистых веществ

АН СССР (72) Ю. А. Нечунеев, М. Ю. Пятов и Л. С. Мазов (53) 621.565(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1182242, кл. F 25 D 3/10, 1984.

Нечунеев Ю. А., Пятов М. Ю., Мазов Л. С. и др. Высокочистые вещества, № 3, 1988, с. 202 — 204. (54) КРИОСТАТ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к вакуумнокриогенной технике и может быть использовано для исследования электрофизических свойств полупроводниковых материалов в условиях криогенных температур. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет стабилизации температуры образца. Образец 6 устанавливают в объектодержатель, содержащий медный блок 3 и хвостовой элемент 5 в виде полого конуса.

Последний фиксируют на коническом элементе 13, выполненном на днище вакуумной камеры 2. Камеру 2 опускают в сосуд 1

Дьюара. Установку температуры осуществляют с помощью нагревателя 8. Цилиндрическая обечайка 12, установленная между стенкой камеры 2 и объектодержателем, обеспечивает экранировку образца 6 от колебаний температуры газообразного гелия за счет постоянства температуры ее верхней и нижней частей. 1 ил.

1686280

30

Формула изобретения

Изобретение относится к вакуумно-криогенной технике и может быть использовано для исследования электрофизических свойств полупроводниковых материалов в условиях криогенных температур.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет стабилизации температуры образца.

На чертеже изображен криостат для исследования электрофизических свойств полупроводниковых материалов, разрез.

Криостат для исследования электрофизических свойств полупроводниковых материалов содержит сосуд 1 Дьюара с укрепленной в его горловине вакуумной камерой 2, установленный в ней объектодержатель, содержащий медный блок 3, закрепленный на трубке 4, приваренной к верхней крышке криостата, и хвостовой элемент 5 в виде полого конуса для контакта с днищем камеры 2. На медном блоке 3 располагают образец 6, электрически изолированный от него с помощью прокладки 7, нагреватель 8 и термометр 9. Экран 10 служит для защиты образца 6 от ИК-излучения. Хвостовой элемент 5 прикреплен к экрану 10. На наружных стенках вакуумной камеры 2 в зоне размещения образца 6 укреплен сверхпроводящий соленоид 11. В полости вакуумной камеры 2 между стенкой и объектодержателем установлена цилиндрическая обечайка 12 для разделения полости камеры 2 на две зоны. В центральной части днища камеры 2 выполнен конический элемент 13 с острым углом при вершине для фиксации на нем хвостового элемента 5.

При этом внутренняя часть элемента 5 соответствует поверхности конического элемента 13 днища. Диаметр поверхности камеры 2 составляет не более 0,8 диаметра горловины сосуда Дьюара.

Криостат работает следующим образом.

Образец 6 устанавливают на медном блоке 3 об ьектодержателя, электрически изолируя его с помощью прокладки 7. Объектодержатель помещают в вакуумную камеру, фиксируя хвостовой элемент 5 на коническом элементе 13 днища камеры 2. После этого вакуумную камеру 2 откачивают форвакуумным насосом, охлаждают жидким азотом и опускают в сосуд Дьюара. Охлаждение объектодержателя осуществляется через хвостовой элемент 5. Установку температуры осуществляют с помощью нагревателя 8.

Температуру измеряют термометром 9.

Предлагаемый криостат позволяет регулировать температуру по линейному, квадратичному, ступенчатому законам. Минимальная рабочая температура 4,5 К.

Цилиндрическая обечайка 12, установленная между стенкой и объектодержателем, обеспечивает экранировку образца 6 от колебаний температуры газообразного гелия за счет равновесности ее температуры, обусловленной постоянством температуры верхней и нижней частей. Колебания температуры газообразного гелия происходят из-за испарения жидкого гелия, попадания воздуха через горловину сосуда Дьюара, протекания тока через подводящие к магниту провода. Конический элемент 13 с острым углом при вершине служит для фиксации в нем хвостового элемента 5, уменьшает влияние вибраций, обусловленных испарением жидкого гелия, на надежность теплового контакта между хвостовым элементом 5 и днищем камеры 2.

При диаметре вакуумной камеры более

0,8 диаметра горловины сосуда Дьюара кольцевое отверстие между горловиной сосуда

Дьюара и вакуумной камерой замерзает, что приводит к резкому повышению давления газообразного гелия и далее к взрыву. При соблюдении отношения диаметра трубы вакуумной камеры к диаметру горловины сосуда Дьюара 0,8 и ниже удается проводить измерения электрофизических свойств полупроводниковых материалов с высокой точностью в условиях безопасной работы.

В сравнении с известным предлагаемый криостат позволяет повысить точность исследования электрофизических свойств полупроводниковых материалов в 2 раза.

Криостат для исследования электрофи. зических свойств полупроводниковых материалов, содержащий сосуд Дьюара с укрепленной в его горловине вакуумной камерой, установленный в ней объектодерж зтель с нагревателем и хвостовым элементом в виде полого конуса для контакта с днищем камеры и укрепленный на наружных стенках вакуумной камеры в зоне размещения образца свехпроводящий соленоид, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при исследовании за счет стабилизации температуры образца, в полости вакуумной камеры между стенкой и объектодержателем установлена цилиндрическая обечайка для разделения указанной полости на две зоны, а в центральной части днища камеры выполнен конический элемент с острым углом при вершине для. фиксации на нем хвостового элемента, при этом внутренняя часть последнего соответствует поверхности конического элемента днища, а диаметр вакуумной камеры составляет не более 0,8 диаметра горловины сосуда Дьюара.