一种用于分子束外延系统的臭氧注入器技术方案

本实用新型专利技术属于臭氧注入技术领域，具体为一种用于分子束外延系统的臭氧注入器。包括线性驱动装置和水冷臭氧注入装置两部分；线性驱动装置包括带刻度底座支柱、导向柱、丝杆、传动轴套、直行机构中板、直行机构上板、直行机构下板、波纹管组件和手轮；水冷臭氧注入装置包括法兰接口、水冷套、底部水冷密封件、进水管、出水管和臭氧进气管道；法兰接口与波纹管组件的连接，使线性驱动装置和水冷臭氧注入装置连接起来。实用新型专利技术的优点在于在臭氧注入分子束外延系统超高真空腔体内部之前的过程中，通过水冷降低臭氧的温度，从而有效缓减臭氧的分解率，确保高纯度、强氧化性的臭氧能到达薄膜样品生长位置。

【技术实现步骤摘要】
一种用于分子束外延系统的臭氧注入器
本技术属于臭氧注入
，具体涉及一种用于分子束外延系统的臭氧注入器。
技术介绍
在科学研宄领域，利用分子束外延系统制备氧化物薄膜，需要在高真空条件下(压强一般小于10_3Pa)进行，为此必须有浓度高和氧化性强的氧化剂作为氧化源，而且氧化剂的流量必须被精确地控制。这样才能制备出高纯度、高性能的氧化物薄膜，应用于各种氧化物器件上。在分子束外延设备中，被作为氧化源的有:氧离子、二氧化氮和臭氧等。其中，臭氧有强的氧化能力，其氧化还原电位仅次于氟，居第2位，而且它不会留下二次污染。因此，臭氧在半导体、介电薄膜、氧化物薄膜的制备及硅片表面处理等方面起到了重要作用，是一种极具开发价值的强氧化剂。然而，臭氧的化学性质极不稳定，在空气和水中都会慢慢分解成氧气，并且随着温度的升高分解速度也会加快，温度超过100°C时，分解非常剧烈，到达270°C高温时，臭氧可立即转化为氧气。因此，通过臭氧提纯得到的高浓度臭氧(摩尔分数95%左右)如何在注入分子束外延系统超高真空腔体内部的过程中，确保臭氧分解的最小化，维持其强氧化剂特性，是目前臭氧在氧化物分子束外延系统应用过程中需要解决的技术问题之一。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于分子束外延系统的臭氧注入器，在高纯度的臭氧注入到分子束外延系统超高真空腔体内的过程中，在臭氧气路管道外部增加水冷装置，降低臭氧的温度，大大减缓臭氧到达薄膜样品生长位置处时的分解比例，从而更好地维持了臭氧的强氧化性；另外配合线性驱动，可以实时调节伸入分子束外延超高真空腔体内的臭氧出气口与薄膜样品之间的距离，从而更好地满足不同类型氧化物薄膜的生长条件。 本技术所提供的适合分子束外延系统的臭氧注入器，包括线性驱动装置I和水冷臭氧注入装置2两部分；其中: 所述线性驱动装置I包括带刻度底座支柱3、导向柱4、丝杆5、传动轴套6、直行机构中板7、直行机构上板8、直行机构下板9、波纹管组件10和手轮11 ;其中: 所述带刻度底座支柱3、丝杆5和导向柱4依次竖直平行排列，三者垂直穿过直行机构中板7，且三者的上端同直行机构上板8垂直连接，下端同直行机构下板9垂直连接；所述丝杆5为转动连接，所述直行机构中板7能上下滑动； 传动轴套6嵌套在直行机构中板7和直行机构下板9之间的丝杆5上，通过螺纹连接，且传动轴套6同直行机构中板7固定连接； 波纹管组件10中的波纹管为可伸缩管，其上端和下端分别与直行机构中板7和直行机构下板9固定连接； 所述丝杆5的上端穿过直行机构上板8，同手轮11相连接； 所述水冷臭氧注入装置2包括法兰接口 12、水冷套13、底部水冷密封件14、进水管15、出水管16和臭氧进气管道17 ;其中: [0011 ] 所述水冷套13上端与法兰接口 12密封连接，下端与底部水冷密封件14连接； 所述进水管15穿过法兰接口 12，管口靠近水冷套13内的顶部，其管壁与法兰接口12密封连接；所述出水管16穿过法兰接口 12，且管口伸入到水冷套13内的底部，靠近水冷密封件14，其管壁与法兰接口 12密封连接； 所述臭氧进气管道17，其一端设有臭氧进气口 18，另一端设有臭氧出气口 19 ;臭氧进气管道17的臭氧出气口 19通过法兰接口 12伸入水冷套13内，再通过底部水冷密封件14伸出；臭氧进气管道17同法兰接口 12和底部水冷密封件14密封连接； 所述水冷套13穿过波纹管组件10，法兰接口 12与波纹管组件10的上端密封连接，使线性驱动装置I和水冷臭氧注入装置2两者连接起来。 本技术中，所述的线性驱动装置I中的直行机构中板7的行程范围是由波纹管组件10的伸缩长度所决定的，可以根据实际需求进行调整，在丝杆5上设置对直行机构中板7进行限位的装置。 本技术中，考虑到分子束外延系统中臭氧注入器一般都是采用从下往上的安装方式，臭氧水冷装置中出水管16采用伸入水冷套13底部的独特设计。这种设计确保冷却水从进水管15通入后必须灌满水冷套13内部整个空间后，才会从出水管16流出，从而大大提高了冷却水的利用率。 本技术中，为了进一步增加冷却效率，臭氧进气管道17和底部水冷密封件14均采用铜材；无氧铜为纯度大于99.95%，氧含量不大于0.003%，杂质总含量不大于0.05%的材料，导热性极好。 本技术中，臭氧出气口 19为可更换部件；为了满足不同尺寸薄膜样品生长的要求，其与底部水冷密封件14之间采用螺丝连接固定，使用者可以根据自身的实际需求更换不同尺寸的臭氧出气口 19。 本技术的线性驱动装置实现伸缩功能的方法为:摇动手轮，会带动丝杆转动；由于丝杆两端通过轴承分别固定在直行机构上板和直行机构下板上，因此丝杆的转动会引起传动轴套的上下运动，从而使直行机构中板上下运动，进一步带动波纹管组件的伸缩。 本技术的优点在于:提供了一种适合分子束外延系统的臭氧注入器；该注入器结合线性驱动装置和水冷臭氧注入装置两部分；一方面线性驱动装置可以使得整个臭氧注入器前后伸缩，从而改变臭氧出气口与薄膜样品生长位置之间的距离，能更好地满足不同薄膜成长条件的要求；另一方面水冷臭氧注入装置主要在臭氧注入分子束外延系统超高真空腔体内部之前的过程中，通过水冷降低臭氧的温度，从而有效缓减臭氧的分解率，确保高纯度、强氧化性的臭氧能到达薄膜样品生长位置。 【附图说明】 图1为本技术的整体结构图示。 图2为本技术的线性驱动装置结构图示。 图3为本技术的水冷臭氧注入装置结构图示，其中，(a)为整体外结构图，(b)为去掉水冷套的内部结构图示。 图中标号:I为线性驱动装置，2为水冷臭氧注入装置，3为带刻度底座支柱，4为导向柱，5为丝杆，6为传动轴套，7为直行机构中板，8为直行机构上板，9为直行机构下板，10为波纹管组件，11为手轮，12为法兰接口，13为水冷套，14为底部水冷密封件，15为进水管，16为出水管，17为臭氧进气管道，18为臭氧进气口，19为臭氧出气口。 【具体实施方式】 为了更好的理解本技术的上述目的，下文将结合附图，详细叙述本技术。 所述线性驱动装置I中带刻度底座支柱3为带有刻度的细长不锈钢圆柱，用于线性驱动装置行进距离的标定，丝杆5转动一圈所对应带刻度底座支柱3的行程为Imm ;带刻度底座支柱3用于计量直行机构中板7上下移动的距离。 带刻度底座支柱3垂直穿过直行机构中板7、直行机构上板8和直行机构下板9，并且其上端和下端分别与直行机构上板8上表面和直行机构下板9下表面齐平；所述带刻度底座支柱3通过侧边螺丝分别与直行机构上板8和直行机构下板9固定； 所述丝杆5主体为014mm的不锈钢长螺杆，并垂直穿过带有M14通孔的直行机构中板7以及014mm螺纹的传动轴套6 ;丝杆5的上端和下端分别通过轴承与直行机构上板8和直行机构下板9连接； 所述丝杆5的上端设计有凹槽，手轮11通过凹槽固定在丝杆5上面； 所述导向柱4为上、下端带M6螺纹孔的细长不锈钢圆柱体，且上端和下端通过M6螺丝分别与与直行机构上板8和直行机构下板9固定；导向柱4有效限制的直行机构中板7摆动，增加了直行机构中板7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分子束外延系统的臭氧注入器，其特征在于包括线性驱动装置（1）和水冷臭氧注入装置（2）两部分；其中：所述线性驱动装置（1）包括带刻度底座支柱（3）、导向柱（4）、丝杆（5）、传动轴套（6）、直行机构中板（7）、直行机构上板（8）、直行机构下板（9）、波纹管组件（10）和手轮（11）；其中：所述带刻度底座支柱（3）、丝杆5和导向柱（4）依次竖直平行排列，三者垂直穿过直行机构中板（7），且三者的上端同直行机构上板（8）垂直连接，下端同直行机构下板（9）垂直连接；所述丝杆（5）为可转动连接，所述直行机构中板（7）可上下滑动；传动轴套（6）嵌套在直行机构中板（7）和直行机构下板（9）之间的丝杆（5）上，通过螺纹连接，且传动轴套（6）同直行机构中板7固定链接；波纹管组件（10）中的波纹管为可伸缩管，其上端和下端分别与直行机构中板（7）和直行机构下板（9）固定连接；所述丝杆（5）的上端穿过直行机构上板（8），同手轮（11）相连接；所述水冷臭氧注入装置（2）包括法兰接口（12）、水冷套（13）、底部水冷密封件（14）、进水管（15）、出水管（16）和臭氧进气管道（17）；其中：所述水冷套（13）上端与法兰接口（12）密封连接，下端与底部水冷密封件（14）连接；所述进水管（15）穿过法兰接口（12），管口靠近水冷套（13）内的顶部，其管壁与法兰接口（12）密封连接；所述出水管（16）穿过法兰接口（12），且管口伸入到水冷套（13）内的底部，靠近水冷密封件（14），其管壁与法兰接口（12）密封连接；所述臭氧进气管道（17），其一端设有臭氧进气口（18），另一端设有臭氧出气口（19）；臭氧进气管道（17）的臭氧出气口（19）通过法兰接口（12）伸入水冷套（13）内，再通过底部水冷密封件（14）伸出；臭氧进气管道（17）同法兰接口（12）和底部水冷密封件（14）密封连接；所述水冷套（13）穿过波纹管组件（10），法兰接口（12）与波纹管组件（10）的上端密封连接，使线性驱动装置（1）和水冷臭氧注入装置（2）两者连接起来。...

【技术特征摘要】
1.一种用于分子束外延系统的臭氧注入器，其特征在于包括线性驱动装置(I)和水冷臭氧注入装置(2)两部分；其中: 所述线性驱动装置(I)包括带刻度底座支柱(3 )、导向柱(4)、丝杆(5 )、传动轴套(6 )、直行机构中板(7)、直行机构上板(8)、直行机构下板(9)、波纹管组件(10)和手轮(11);其中: 所述带刻度底座支柱(3)、丝杆5和导向柱(4)依次竖直平行排列，三者垂直穿过直行机构中板(7)，且三者的上端同直行机构上板(8)垂直连接，下端同直行机构下板(9)垂直连接；所述丝杆(5)为可转动连接，所述直行机构中板(7)可上下滑动； 传动轴套(6 )嵌套在直行机构中板(7 )和直行机构下板(9 )之间的丝杆(5 )上，通过螺纹连接，且传动轴套(6)同直行机构中板7固定链接； 波纹管组件(10)中的波纹管为可伸缩管，其上端和下端分别与直行机构中板(7)和直行机构下板(9)固定连接； 所述丝杆(5)的上端穿过直行机构上板(8)，同手轮(11)相连接； 所述水冷臭氧注入装置(2)包括法兰接口( 12)、水冷套(13)、底部水冷密封件(14)、进水管(15)、出水管(16)和臭氧进气管道(17);其中: 所述水冷套(13)上端与法兰接口( 12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵嘉峰，欧宏炜，
申请(专利权)人：费密仪器科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31