MBE protocol:MOST/fa

▼آزمایشگاه فناوری پایداری آزاد دانشگاه میشیگان تک

Contact Dr. Joshua Pearce at Free Appropriate Sustainable Technology

MOST · Projects & Publications · Methods · Lit. reviews · People · Sponsors · News · Updates on Twitter · YouTube

اپیتاکسی پرتو مولکولی ^W

پس‌زمینه MTU MBE

MBE اصلی در دانشگاه میشیگان تک در سال ۱۹۹۳ با استفاده از قطعات ISA Riber، SVT Associates، Thermionics، k-Space و Inficon مونتاژ شد. این سیستم به کارکنان و دانشجویان این امکان را می‌داد که لایه‌های نازک با خلوص بالا را تحت شرایط خلاء فوق العاده بالا (UHV) رسوب دهند ^. این سیستم تا آوریل ۲۰۰۱ مورد استفاده قرار گرفت، و در آن زمان تحت خلاء فوق العاده بالا رها و خاموش شد. در اواخر سال ۲۰۱۱، بیش از یک دهه بعد، مشخص شد که محفظه در فشار اتمسفر قرار دارد و فرآیند بازسازی سیستم آغاز شد.

قبل از سال ۲۰۰۱ از منابع نقره (Ag)، مولیبدن (Mo)، ژرمانیوم (Ge)، قلع (Sn)، آهن (Fe)، نیکل (Ni)، مس (Cu)، سیلیکون (Si) و کربن (C) استفاده می‌شد. منابع سیلیکون و کربن تقریباً دو سال پس از تکمیل MBE از منابع حرارتی به منابع تبخیر پرتو الکترونی SVT Associates تغییر یافتند.

توجه: نمودار نشان داده شده، مدلی مشابه با MTUها است و تنها انحراف شناخته شده از نمودار، فقدان فلنج سقفی CF100 است.

تجهیزات نصب‌شده

اتاقک رشد/تبخیر ISA RIBER MBE 32

سیستم RIBER MBE 32 یک راکتور اپی ویفر تک ویفر 3 اینچی بسیار انعطاف‌پذیر و کارآمد است که تمام ابزارهای لازم MBE و قابلیت‌های توصیف درجا را برای دستیابی به اپیتکسی پیشرفته III-Vs، II-VIs، MCTs، نیتریدها و آلیاژهای سیلیکون فراهم می‌کند. 8 پورت سلولی روی فلنج تبخیر گروه‌بندی شده‌اند که شامل پوشش‌های کرایو (cryorouds) نیز می‌شود که کاملاً قسمت‌های داغ سلول‌ها را احاطه کرده‌اند و حداکثر به دام انداختن تمام گونه‌های باقیمانده را تضمین می‌کنند. محفظه پمپ همچنین حاوی یک پوشش کرایو (cryoroud) است تا جذب گازهای با وزن اتمی کم توسط سیستم پمپ تصعید تیتانیوم نصب شده را به حداکثر برساند.

دو پوشش کرایو به داخل فلنج منبع متصل شده‌اند. یکی از پوشش‌های کرایو، یک مجموعه دو جداره و عدسی شکل است که بلافاصله در مجاورت فلنج تبخیر قرار دارد و برای ایزوله کردن حرارتی هر یک از منابع در حین به حداکثر رساندن تراکم گازهای باقیمانده عمل می‌کند. پوشش کرایو اصلی و دوم توسط فلنج تبخیر پشتیبانی شده و به آن متصل است. این پوشش کرایو همان ساختار پوشش فلنج تبخیر را دارد. هر پنل دارای ورودی و خروجی جداگانه نیتروژن مایع تمام فلزی است که امکان خنک‌سازی مستقل یا متوالی را فراهم می‌کند.

فلنج تبخیر می‌تواند هشت منبع را در خود جای دهد، که چهار منبع هر کدام دارای فلنج‌های ۲.۷۵ اینچی و ۴ اینچی هستند. این فلنج می‌تواند به طور خاص برای رشد ترکیبات جیوه یا نیتریدهای عناصر گروه III سازگار شود. پیکربندی‌های MBE و CBE با منبع گاز که ترکیبی از استفاده از منابع جامد و/یا منابع گاز هستند نیز موجود است.

سیستم MBE دانشگاه میشیگان تک از کرکره‌های دستی مدل 16TTD ارائه شده توسط ISA Riber استفاده می‌کند و محرک‌های چرخشی پنوماتیکی (Bimba Pneu-Turn) نیز موجود است. محرک‌های چرخشی پیدا، آزمایش و در شرایط کاری مناسب تشخیص داده شده‌اند. یک شیر برقی Humphrey Raceway متشکل از نه (9) سلونوئید دو منظوره و یک بدنه شیر که قادر به تغذیه نه محرک است، سیستم کرکره اتوماتیک را تکمیل می‌کند.

وارد کردن نمونه‌ها با استفاده از یک محفظه قفل بار (سیستم‌های تحقیق و توسعه) انجام می‌شود. این محفظه می‌تواند (معمولاً با UHP N2) تهویه شود _و مستقل از محفظه تبخیر پمپ شود. علاوه بر نگهدارنده نمونه بازوی انتقال، این محفظه دارای دو نگهدارنده اضافی است که یکی از آنها می‌تواند برای پیش‌پردازش و پس‌پردازش نمونه گرم شود. بازوی انتقال نمونه به صورت دستی کار می‌کند و امکان چرخش محدود برای هم‌ترازی با نگهدارنده نمونه دستگاه را فراهم می‌کند.

دستگاه کنترل Ribar ARM3 چرخش در دو محور را فراهم می‌کند، یک محور برای قرار دادن نمونه به گونه‌ای که رو به منابع یا دور از آنها باشد و محور دیگر برای چرخش روی محوری عمود بر سطح نمونه. همچنین امکان گرم کردن نمونه تا حداکثر ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد را فراهم می‌کند. بلوک نصب مولیبدن Isa Riber MOB-300M به طور خاص برای استفاده با زیرلایه‌های با قطر ۳ اینچ ساخته شده است، اما می‌تواند با بسترهای کوچکتر (۲ سانتی‌متر در ۲ سانتی‌متر) با صفحات کربنی موجود نیز سازگار باشد.

تعدادی سلول افیوژن برای استفاده موجود است؛ هشت سلول حرارتی و سه سلول تفنگ الکترونیکی. یک مولد پلاسما نیز موجود است. آنالیزورهای درجا شامل یک آنالیزور گاز باقیمانده Inficon Transpector، یک کنترل‌کننده رسوب Inficon SQC-310C با دو حسگر کریستال کوارتز و یک سیستم پراش الکترونی با انرژی بالا (RHEED) است. یکی از حسگرهای کریستال کوارتز به صورت دمشی نصب شده است و می‌تواند مستقیماً در موقعیتی که نمونه در طول رسوب فیلم اشغال می‌کند، قرار گیرد و امکان اندازه‌گیری بسیار دقیق نرخ رسوب را فراهم کند.

زبرسازی توسط یک پمپ خلاء BOC Edwards QDP Drystar تأمین می‌شود. پمپ‌های توربومولکولی Leybold Turbovac 1000C و Turbovac 361C به ترتیب پمپاژ خلاء بالا را برای محفظه‌های تبخیر و قفل بار فراهم می‌کنند. شرایط خلاء فوق العاده بالا در محفظه تبخیر با یک سابلیماتور تیتانیومی ISA Riber PF-6 و یک پمپ یونی ISA Riber PI-400-TTZ حاصل می‌شود.

پمپ یونی ISA Riber PI-400-TTZ

منبع تغذیه پمپ یونی ISA RIBER 401-1000

سابلیماتور تیتانیومی ISA RIBER PF-6

منبع تغذیه سابلیماتور تیتانیومی ISA RIBER مدل 304-6

تغذیه رشته‌های تیتانیومی. 0 تا 60 آمپر قابل انتخاب برای 1 از 6 رشته و با ولتاژ 220 ولت (50/60 هرتز) کار می‌کند.

ISA RIBER مدل JBA 12-1 Bayard-Alpert Ion Gauge

الکترومتر RIBER مدل 307S2

سلول‌های افیوژن ISA RIBER ABN 135L

واحدهای کنترل دما ISA RIBER TC 194

منبع تغذیه AC به DC مدل TDK-Lambda EMS 30-33 با توان 1000 وات (1 کیلووات)

دانشگاه میشیگان تک در حال حاضر پنج(5) عدد از این منبع تغذیه را در اختیار دارد که چهار عدد از آنها در
پیکربندی فعلی برای گرم کردن بازوی مکانیکی و منابع/سلول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. مشخصات ذکر شده فعلی عبارتند از:

تبخیرکننده پرتو الکترونی SVT Associates EBS-4

تبخیرکننده فشرده SVTA-EBS منبعی بسیار متنوع برای رسوب‌دهی لایه‌های نازک کربن، سیلیکون، تانتالوم، مولیبدن و اکثر فلزات نسوز دیگر است که به شکل سیم تولید می‌شوند. طراحی منحصر به فرد آن از یک منبع تغذیه پرتو الکترونی برای انتشار الکترون و یک مانیتور شار انتگرالی برای تنظیم نرخ رسوب‌گذاری استفاده می‌کند. ماده منبع معمولاً میله‌ای با قطر 1 تا 5 میلی‌متر است. هنگامی که در پتانسیل مثبت نگه داشته می‌شود، الکترون‌های ساطع شده از رشته را جذب می‌کند و تا دمای تبخیر گرم می‌شود تا شاری از اتم‌ها تولید کند. یک حرکت خطی از طریق تغذیه، تنظیم موقعیت منبع را فراهم می‌کند. به عنوان یک روش جایگزین، مواد به شکل تکه‌ای یا پودری را می‌توان از یک بوته مخصوص تبخیر کرد. کاربردهای معمول شامل فلزکاری MBE سیلیکون، لایه‌های نازک مغناطیسی، دوپینگ، مطالعات فصل مشترک و غیره است.

منبع تغذیه SVTA 3kW

تفنگ RHEED و دوربین CCD

بسته سخت‌افزاری/نرم‌افزاری تحلیل تصویر RHEED ابزارهای لازم را برای درک فرآیند رشد لایه نازک و بهینه‌سازی کیفیت مواد در اختیار کاربر قرار می‌دهد. نرم‌افزار RHEED یک برنامه چندمنظوره برای تحلیل الگوهای RHEED است. این نرم‌افزار قدرتمند، ردیابی تغییرات شدت RHEED و اندازه‌گیری نرخ نوسانات را برای تعیین کمی نرخ رشد ارائه می‌دهد. همچنین دارای قابلیت‌های تحلیل تصویر مانند تصویربرداری و پروفایل‌سازی است. این برنامه نرم‌افزاری ورودی را از یک دوربین دیجیتال CCD با حساسیت بالا دریافت می‌کند. همه اجزا خارج از سیستم رسوب لایه نازک هستند، از این رو، تطبیق این بسته با دستگاه‌های موجود بسیار ساده است.

تفنگ HEED پرکین-المر مدل 06-190 با انرژی 10 کیلوالکترون‌ولت

کنترل تفنگ پرکین-المر 20-330 رید

دوربین CCD مدل BP-M1 ساخت شرکت K-Space (عربستان سعودی)

نرم‌افزار عربستان سعودی ۳۰۰/۴۰۰

آنالایزر گاز باقیمانده چهارقطبی INFICON Transpector TH100 F&M

نرم‌افزار Transpector Ware V2.0

محفظه بارگیری/مقدمه ISA RIBER مدل ۲۸۸۰۰

شیر پمپ سنگ زنی VME 38

منیپولاتورهای XYZ ترمیونیکز نورث‌وست EM201.8-8-8B

تغذیه حرکت خطی و چرخشی ISA RIBER TLTM 63/700

نمودار TLTM 63/700 در اینجا موجود است: TLTM 63/700

پمپ تصعید تیتانیوم ISA RIBER PEG-1000S

منبع تغذیه سابلیماتور تیتانیومی ISA RIBER مدل 304-4

الکترومترهای ISA RIBER Mobel JBA 307 S0/2

الکترومترها جریان تولید شده توسط گیج‌های یونیزاسیون Bayard-Alpert (BA) واقع در محفظه‌های اصلی و قفل بار را بر حسب واحدهای معنی‌دار (torr) نمایش می‌دهند. برای توضیح مختصری در مورد تئوری عملکرد گیج‌های یونیزاسیون BA به این بخش مراجعه کنید . گیج‌های نصب شده در MBE از نوع UHV nude هستند. الکترومترها همچنین به عنوان رابط کنترل برای گیج‌های یونیزاسیون BA عمل می‌کنند. محافظت در برابر فشار بیش از حد نیز گنجانده شده است و هنگامی که فشار اندازه‌گیری شده از تقریباً 10-3 torr فراتر رود، برق گیج یونیزاسیون BA قطع می‌شود ^. برای نحوه عملکرد الکترومتربه این دفترچه راهنما مراجعه کنید.

کار با الکترومترها و گیج‌های یونیزاسیون BA

وقتی فشار داخل محفظه بیشتر از 10-4 ^تور است،سعی نکنید گیج‌ها را روشن کنید.

1. با فشار دادن دکمه روشن، الکترومتر را روشن کنید.
2. با فشار دادن دکمه‌های IG1 یا IG2، تغذیه گیج یونیزاسیون BA را فعال کنید (در هر گیج دو کاتد برای فراهم کردن امکان failover وجود دارد).
3. با فشار دادن دکمه روشن IG1 یا IG2، برق مربوط به گیج‌های یونیزاسیون BA را غیرفعال کنید.
4. با فشار دادن دکمه روشن روشن، الکترومتر را خاموش کنید.

گاززدایی از گیج یونیزاسیون BA

اگر محفظه در اثر قرار گرفتن طولانی مدت در معرض جو یا سایر رویدادها به شدت آلوده شده باشد، یا اگر گیج‌های BA برای مدت زمان بسیار طولانی به طور مداوم در حال کار بوده‌اند، احتمالاً آند نیاز به گاززدایی دارد. دکمه DEGAS را روی الکترومتر فشار دهید تا مدار گاززدایی فعال شود و به مدت 10 تا 15 دقیقه در این حالت بگذارید. در حین گاززدایی، عدد روی الکترومتر تا زمانی که گاز متراکم از آند خارج شود، تغییر خواهد کرد، که احتمالاً بسیار زیاد است.

رویه عملیاتی استاندارد

روش عملیاتی استاندارد برای سیستم MBE در زیر به تفصیل شرح داده شده است. مراحل باید دقیقاً در هر مرحله دنبال شوند.

نکته: نکات مهم باید به ترتیب و به عنوان زیر مراحل دنبال شوند.

• 
  شکل 1 پنجره تعویض قفل بار
• 
  شکل 2 نمایشگرهای یون سنج
• 
  شکل 3 منبع و تنظیم کننده UPH _N2
• 
  شکل ۴. فضای داخلی محفظه قفل بار
• 
  شکل 5 محفظه اصلی - شیر دروازه‌ای قفل بار
• 
  شکل ۶ شیر دروازه‌ای به پمپ‌های قفل بار
• 
  شکل 7. کنترل‌کننده‌های تصعیدکننده تیتانیومی و پمپ یونی (به ترتیب نزولی: کنترل تصعیدکننده تیتانیومی، کنترل‌کننده پمپ یونی قفل بار، کنترل‌کننده پمپ یونی محفظه اصلی)
• 
  شکل 8 شیر پشتیبان قفل بار
• 
  شکل 9 شیر پشتیبان محفظه اصلی
• 
  شکل 10 کنترل کننده دما
• 
  شکل 11 صفحه زاویه زیرلایه
• 
  شکل 12 بازوی انتقال قفل بار
• 
  شکل ۱۳ تنظیم کننده آب سیستم
• شکل 14 فشارسنج و اسیلوسکوپ شیر نشتی
  شکل 14 فشارسنج و اسیلوسکوپ شیر نشتی
• 
  شکل 15 منبع تغذیه RF
• 
  شکل ۱۶ منیفولد گاز و شیر نشتی
• 
  شکل 17 هود بخار
• 
  شکل 18 کنترل‌های RHEED (1)
• 
  شکل 19 کنترل‌های RHEED (2)
• 
  شکل 20 مانیتور کریستال کوارتز

قفل بار

1. مطمئن شوید که شیر فلکه بین محفظه اصلی و محفظه قفل بار بسته است.
2. گیج یون قفل بار را خاموش کنید
   • دکمه IG1 را روی صفحه نمایشگر فشار دهید
3. شیر دروازه‌ای پنوماتیک را روی خروجی TMP قفل بار ببندید.
4. پنجره تعویض محفظه قفل بار را باز کنید
5. بعد از خاموش کردن گیج یون، ۵ دقیقه صبر کنید تا فیلامنت خنک شود.
6. فشار را در رگولاتور_{N2 بررسی کنید}
   • این باید حدود 20 psi باشد
7. UHP N ₂ را روی خط تهویه (لوله کشی پلاستیکی)قرار دهید
   • دسته شیر دارای انتهای نوک‌تیز است که جهت جریان گاز را نشان می‌دهد.
8. دریچه هواکش را باز کنید

توجه: مطمئن شوید که پمپ‌های یونی، پمپ‌های TMP و گیج یونی در محفظه اصلی در حال افزایش نیستند. این نشان دهنده نشتی است. اگر بارهای TMP افزایش یافت، یا اگر نوسان زیادی در عدد گیج یونی محفظه اصلی یا عدد پمپ یونی وجود داشت، شیر تخلیه را ببندید.

1. پس از رسیدن به اتمسفر، نگهدارنده‌های نمونه را بازیابی یا وارد کنید
   • نگهدارنده‌های نمونه را می‌توان با چرخاندن با دست آزاد کرد
2. در حالی که در شل بسته شده است (چفتش باز است، اما درزگیرهای قفل بار/پنجره باید با هم در تماس باشند)، لوله تهویه _N2 را ببندید.
3. پنجره تعویض را به آرامی ببندید تا محیط N2 در محفظه قفل بار حفظ _شود .

_{هشدار: تا زمانی که خط تهویه N2} بسته نشده است، پنجره تعویض را قفل نکنید . افزایش فشار داخلی می‌تواند به شدت به سیستم آسیب برساند.

پمپ کردن محفظه قفل بار

نکته: این روش فرض می‌کند که زیرلایه‌ها برای انتقال، در محفظه قفل بار بارگذاری می‌شوند. اگر قفل بار در حالت تهویه قرار دارد (ایزولاسیون صحیح بخش سیستم در "تهویه قفل بار" توضیح داده شده است) و هیچ بارگذاری زیرلایه‌ای لازم نیست، از مرحله ۸ به بعد ادامه دهید.

1. پنجره تعویض قفل بار را باز کنید
2. خط تهویه UHP N _{2 را باز کنید}
3. پنجره تبادل را برای نصب نگهدارنده‌های نمونه باز کنید
4. نگهدارنده (نگهدارنده‌های) نمونه را نصب کنید
   • اگر نمونه را روی بازوی انتقال نمونه قرار می‌دهید، پین‌هایی را که به سطح نگهدارنده نمونه نزدیک‌تر هستند، داخل براکت‌های بازو قرار دهید (سطح نگهدارنده باید رو به بازوی انتقال باشد).
   • قفل بار می‌تواند دو نگهدارنده نمونه را در خود جای دهد
5. پنجره تبادل را بدون قفل کردن ببندید
6. در حالی که در شل بسته شده است (چفتش باز است، اما درزگیرهای قفل بار/پنجره باید با هم در تماس باشند)، لوله تهویه _N2 را ببندید.
7. درب تعویض قفل بار را به آرامی ببندید
8. پمپ یون را خاموش کنید
   • کلید برق را به سمت بالا و در حالت خاموش قرار دهید
9. خطوط پشتیبان را به هر دو TMP قفل بار و محفظه اصلی ببندید.
10. شیر ناهموار را با آچار ¾ اینچی و سپس با دست تا انتها باز کنید.
11. وقتی فشار تقریبی به کمتر از 30 میلی‌تور رسید (با استفاده از گیج همرفت روی محفظه اصلی TMP اندازه‌گیری شد)، خط تقریبی را ببندید.
12. خط پشتیبان را برای TMP قفل بار باز کنید
13. شیر دروازه‌ای پمپ‌های قفل بار را باز کنید
14. به محض اینکه فشار در خط برگشت کمتر از 20 متر تور شد، گیج قفل بار را روشن کنید.
15. پمپ یونی قفل بار را روشن کنید
16. خط پشتی محفظه اصلی توربو را باز کنید
17. پمپ قفل بار را تا زمانی که فشار حداقل به 5x10-7 تور برسد، پایین بیاورید ^، که این فشار مورد نیاز برای انجام انتقال نمونه است.

تبادل نمونه از محفظه اصلی به Load-Lock

1. دمای زیرلایه را از دمای رسوب‌گذاری کاهش دهید
   • کنترل کننده دمای زیرلایه را روی 0 ^درجه سانتیگراد تنظیم کنید
2. اجازه دهید نگهدارنده زیرلایه از دمای زیرلایه رسوب‌گذاری خنک شود.
3. مطمئن شوید که قفل بار و محفظه اصلی فشارهای مشابهی دارند.
   • فشارها می‌توانند تا دو مرتبه بزرگی، از 10-9 تا 10-7 تور به ترتیب برای محفظه اصلی و قفل بار، متفاوت باشند.
4. با باز کردن شیر دروازه، قفل بار را به محفظه اصلی باز کنید
5. زاویه گرم‌کن زیرلایه را با استفاده از پیچ تنظیم، تقریباً روی ۱۳۵ درجه تنظیم کنید.
6. چراغ قوه متصل به پنجره اصلی محفظه، کنار صفحه تنظیم، را روشن کنید تا بتوانید انتقال را ببینید.
7. بازوی انتقال را به داخل فشار دهید
8. پین‌های نگهدارنده‌ی زیرلایه را با براکت‌های گیرنده روی بازوی انتقال هم‌تراز کنید.
   • ممکن است لازم باشد بخاری را به زاویه دیگری تغییر دهید

توجه: قبل از تغییر زاویه، بازوی انتقال را از نگهدارنده نمونه دور کنید تا با هم برخورد نکنند.

1. • پین‌ها و براکت‌ها متقارن نیستند، بنابراین ممکن است لازم باشد نگهدارنده را بچرخانید تا همه پین‌ها تراز شوند.
2. بازو باید بدون اصطکاک فشار وارد کند
3. نگهدارنده بستر را بچرخانید تا پین‌ها از براکت‌های گرم‌کن جدا شوند و بازوی انتقال بدون اصطکاک جمع شود.

توجه: قبل از جدا کردن بازوی انتقال، تسمه لاستیکی متصل کننده موتور گرداننده به چرخنده بستر خارجی را آزاد کنید تا تنش ایجاد شده در انتقال از بین برود.

1. بازوی انتقال را به داخل قفل بار بکشید
2. با بستن شیر دروازه، قفل بار را به محفظه اصلی ببندید
3. قبل از تلاش برای خارج کردن نمونه از قفل بار، صبر کنید تا نمونه تا دمای مناسب برای حمل و نقل خنک شود.

پلاسماترون

از پلاسماترون برای انرژی دادن به گازهای با خلوص فوق‌العاده بالا (UHP) از N2، O2 یا Ar برای رشد نیمه‌رساناها استفاده می‌شود. این روش، جزئیات استفاده از N2 را شرح می‌دهد اما منحصر به N2 نیست؛ این روش به این دلیل مفصل است که پروژه موزاییک شامل رشد نیتریدها نیز می‌شود.

پلاسما

1. آب را برای پلاسماترون باز کنید
2. اسیلوسکوپ را روشن کنید
3. مانیتور فشار محفظه پلاسما را روشن کنید
4. منبع تغذیه فرکانس رادیویی (RF) را روشن کنید
5. توان RF را روی ۸۰۰ وات تنظیم کنید
6. مطمئن شوید که UHP N2 روی پلاسماترون تنظیم شده است
7. پمپ یونی محفظه اصلی را خاموش کنید
8. گیج یون محفظه اصلی را خاموش کنید
   • دکمه IG1 را روی پنل اصلی گیج محفظه فشار دهید.
9. آنالایزر گاز باقیمانده (RGA) را خاموش کنید
10. خط پشتیبان پمپ توربو مولکولی قفل بار (TMP) را ببندید
11. با باز کردن شیر نشتی، منیفولد را هواگیری کنید
    • فشار را به 10 پاسکال محدود کنید
12. پس از تخلیه کامل منیفولد، شیر نشتی را ببندید
13. شیر N2 روی منیفولد گاز را باز کنید
14. شیر نشتی را به آرامی باز کنید تا مانیتور فشار محفظه پلاسما، عدد پایینی را نشان دهد.
15. شیر نشتی را به آرامی باز کنید تا فشار به 60 پاسکال برسد.
16. پلاسما را بزنید
    • دکمه روشن کردن RF را فشار دهید تا پلاسما برخورد کند (برخورد موفقیت‌آمیز را می‌توان در اسیلوسکوپ مشاهده کرد)
17. سریع فشار را کم کنید و فشار دلخواه را تنظیم کنید
    • فشار مورد نظر فعلی 3.2 پاسکال است
18. صبر کنید تا برق به یک برق پایدار کاهش یابد (حدود 30 دقیقه طول می‌کشد)
    • روش معمول این مرحله را شامل نمی‌شود. با استفاده از طیف‌سنجی نشری نوری مشخص شد که هیچ تغییری در نسبت اتمی به مولکولی نیتروژن ایجاد نشده است.

ضربه پلاسما با Ar (اگر ضربه با N2 جواب نداد)

1. منیفولد N2 را ببندید و خط UPH Ar را روی پلاسماترون تنظیم کنید.
2. منیفولد را هواگیری کنید
3. شیر Ar روی منیفولد گاز را باز کنید
4. شیر نشتی را به آرامی باز کنید تا مانیتور فشار محفظه پلاسما، عدد پایینی را نشان دهد.
5. شیر نشتی را به آرامی باز کنید تا فشار به 60 پاسکال برسد.
6. پلاسما را بزنید

توجه: ممکن است مجبور شوید از قدرت بالاتر استفاده کنید یا شیر دروازه‌ای روی محفظه اصلی TMP را تنظیم کنید تا فشارهای بالا را فراهم کند.

1. پس از برخورد پلاسما، دریچه آرگون روی منیفولد را ببندید و فشار را روی 10 پاسکال تنظیم کنید.
2. وقتی فشار به ۳ پاسکال کاهش یافت، منیفولد را تا ۱۰ پاسکال با N2 پر کنید.
3. مراحل ۷ و ۸ را چهار بار تکرار کنید
4. شیر منیفولد N2 را به طور کامل باز کنید و همزمان شیر نشتی را ببندید تا فشار زیر 10 پاسکال نگه داشته شود.

توان پلاسماترون برای فشارهای خاص

پلاسما

1. شیر منیفولد N2 را ببندید
2. شیر نشتی را ببندید
3. منبع تغذیه RF را خاموش کنید
4. یون سنج را روشن کنید
   • دکمه IG1 را روی صفحه نمایشگر فشار دهید
5. پمپ یون را روشن کنید
6. پشت بند قفل بار TMP را باز کنید
7. RGA را روشن کنید
8. منبع آب پلاسماترون را قطع کنید

تمیز کردن سطح زیرین

برای تمیز کردن نمونه، دستورالعمل‌های کنار هود بخار را دنبال کنید.

در صورت نیاز، می‌توانید آب دیونیزه بیشتری را از اتاق ۴۱۴ تهیه کنید. قبل از پر کردن بطری، شیر آب را برای چند دقیقه باز بگذارید تا لوله تمیز شود.

بطری‌های بزرگ حلال‌ها در کابینت زیر هود نگهداری می‌شوند. از این بطری‌ها برای پر کردن مجدد بطری‌های کوچک‌تر مورد استفاده در فرآیند تمیزکاری استفاده می‌شود.

زیرلایه‌های سیلیکونی در کشوی پایینی کابینت بلند و قهوه‌ای روشن کنار هود بخار قرار دارند. زیرلایه‌های نیترید آلومینیوم در جعبه زیرلایه خاکستری بالای این کابینت قرار دارند.

سیستم پراش الکترونی پرانرژی بازتابی (RHEED)

گرم کردن

1. برق سیستم RHEED را وصل کنید
2. مطمئن شوید که سوئیچ جریان روی Filament (Amps) تنظیم شده است.
3. جریان را با گام‌های ۰.۵ آمپر در دقیقه به ۲.۵ آمپر افزایش دهید.
   • صفحه مدرج فیلامنت را به آرامی بچرخانید
4. وقتی جریان به ۲.۵ آمپر رسید، کلید جریان را روی میزان انتشار (میلی‌آمپر) تنظیم کنید.
5. جریان را با دو گام ۰.۵ میلی‌آمپر بر دقیقه به ۱ میلی‌آمپر افزایش دهید.
   • صفحه مدرج فیلامنت را به آرامی بچرخانید
6. وقتی جریان به ۱ میلی‌آمپر رسید، ولتاژ پرتو (KV) را روشن کنید.
   • سوئیچ را زیر صفحه مدرج، دو کلیک به صورت عمودی، از حالت خاموش به روشن، حرکت دهید.
7. ولتاژ را با گام‌های ۱ ولت بر دقیقه به ۱۰ کیلوولت افزایش دهید.
   • ولتاژ توسط عدد ذکر شده در سمت چپ خط اندازه‌گیری، روی حلقه بیرونی خوانده می‌شود.

RHEED

1. جریان را تا 0 میلی آمپر کاهش دهید (وقتی سوئیچ جریان روی حالت انتشار قرار دارد)
2. سوئیچ Current را روی Filament تنظیم کنید.
3. جریان را به 0 آمپر کاهش دهید
4. ولتاژ پرتو را روی 0 کیلوولت تنظیم کنید
5. کلید ولتاژ پرتو را خاموش کنید
6. کلید برق RHEED را خاموش کنید

رشد AlN روی Si<111>

این فرآیند فرض می‌کند که نمونه از قبل در محفظه اصلی MBE قرار دارد و دمای آن ۱۳۵ ^درجه است .

متن ایتالیک نشان‌دهنده دماها، نرخ‌ها و مدت زمان رسوب‌گذاری ناپایدار است.

نکته: در طول رشد، ولتاژ منبع تغذیه سلول افیوژن را بررسی کنید. اگر چراغ "ولتاژ اضافی" روشن شد، منبع تغذیه مربوطه را خاموش و سپس دوباره روشن کنید. در غیر این صورت، دما به شدت کاهش می‌یابد و ممکن است به بوته در سلول افیوژن مورد نظر آسیب برساند.

1. منبع آلومینیوم را با گام‌های ۵۰ ^{درجه سانتیگراد تا} ۱۲۰۰ ^درجه سانتیگراد گرم کنید، آلومینیوم در دمای ۸۵۰ درجه ^{سانتیگراد} نگه داشته می‌شود.
2. آلومینیوم را به مدت نیم ساعت در دمای ۱۲۰۰ ^درجه سانتیگراد قرار دهید تا گاز منبع خارج شود.
3. حفاظ پنجره را بالا ببرید
4. مطمئن شوید که آب QCM وصل است
5. QCM را وارد کنید
   • با استفاده از مته ارائه شده، مانیتور را در جهت عقربه‌های ساعت پیچ کنید.
6. منبع آلومینیوم را باز کنید و میزان آن را اندازه بگیرید
   • نمودار نرخ لحظه‌ای مانیتور QCM باید پایدار باشد
7. دمای سلول آلومینیومی را تا دمای مورد نظر برای نرخ مورد نیاز حدود ۰.۴۵ آنگستروم بر ثانیه کاهش دهید.
8. دمای زیرلایه را تا ۹۲۰ ^درجه سانتیگراد افزایش دهید
9. بگذارید زیرلایه به مدت 10 دقیقه در دمای 920 ^درجه سانتیگراد تثبیت شود تا اکسید طبیعی بسوزد.
10. دمای زیرلایه را تا ۷۰۰ ^درجه سانتیگراد کاهش دهید
11. QCM را حذف کنید
12. چرخاننده بستر را روشن کنید
13. 10 ثانیه آلومینیوم را روی زیرلایه سیلیکونیقرار دهید
    • دمای زیرلایه را از ۱۳۵ ^درجه به ۲۹۵ درجه ^{سانتیگراد تغییر دهید}
14. پلاسماترون را روشن کنید (به صفحه ۴، اجرای پلاسماترون مراجعه کنید)
15. RHEED را روشن کنید (به صفحه ۸، گرم کردن سیستم RHEED مراجعه کنید)
16. وقتی پلاسماترون حدود 30 دقیقه فرصت داشت تا تثبیت شود، سوبسترا را به موقعیت رشد (295 ^{درجه سانتیگراد} ) منتقل کنید تا AlN شروع شود.
17. دمای زیرلایه را روی ۸۷۰ ^درجه سانتیگراد تنظیم کنید
18. بعد از ۱ ساعت، دمای بستر را به ۱۳۵ درجه ^{سانتیگراد برگردانید.}
19. پلاسماترون را خاموش کنید (به صفحه 5، خاموش کردن پلاسما مراجعه کنید)
20. QCM را برای اندازه‌گیری نرخ وارد کنید
21. گرمکن زیرلایه را تا 0 ^درجه سانتیگراد افزایش دهید
22. یک RHEED نهایی بگیرید
23. خاموش کردن RHEED (به صفحه 8، خاموش کردن RHEED مراجعه کنید)

محفظه اصلی تهویه

1. شیر دستی محفظه اصلی را ببندید
2. شیر پنوماتیک را به قفل بار ببندید
3. هر دو گیج یون را خاموش کنید
4. پمپ یونی و پمپ تصعید تیتانیوم را خاموش کنید
5. چفت روی درب محفظه بار را باز کنید (این کار از ایجاد فشار مثبت هنگام تخلیه نیتروژن جلوگیری می‌کند)
6. ۵ دقیقه پس از خاموش شدن گیج یون صبر کنید (این کار برای خنک شدن فیلامنت لازم است)
7. فشار داخل سیلندر نیتروژن را بررسی کنید (باید حدود 20 psi باشد). دستگیره سیلندر را به سمت لوله جریان N2 بچرخانید _. نیتروژن را به آرامی داخل محفظه جریان دهید و همزمان مراقب میزان بار پمپ باشید.
8. به محض اینکه محفظه تهویه شد، درب قفل بار باز خواهد شد.

آماده‌سازی سیستم پس از باز کردن

اگر محفظه اصلی MBE برای تعویض کریستال QCM، تعویض یا پر کردن مجدد سلول‌های تخلیه، اصلاح پلاسماترون یا هرگونه تعمیر و نگهداری دیگر، در معرض اتمسفر باشد، سیستم برای خارج کردن بخار آب نیاز به پخت خواهد داشت.

اجرای سابلیماتور تیتانیوم با ۶ فیلامنت (محفظه اصلی)

1. جریان را با سرعت ۱۰ آمپر در هر پله به ۳۰ تا ۴۰ آمپر افزایش دهید.
2. سابلیماتورهای تیتانیوم را به مدت ۳ ساعت روشن کنید

پس از پخت، سیستم در حالت آماده به کار قرار می‌گیرد که در آن پوشش‌های کرایو خالی از آب هستند و فقط پمپ‌های یونی کار می‌کنند. بای‌پس کرایو برداشته می‌شود تا در طول پخت، بخار خارج شود. فشار قفل بار (۴.۱×۱۰−۷ ^تور ) و محفظه اصلی (۴.۸×۱۰−۱۰ ^تور ) توسط گیج‌های یونی کنترل می‌شوند. تمام منابع افیوژن معمولاً سرد خواهند بود.

راه‌اندازی سیستم

1. بای پس آب را برای پوشش‌های کرایو وصل کنید
2. هر پنل کرایو باید دوباره با آب پر شود و با دنبال کردن مراحل زیر مطمئن شوید که حباب‌های هوا وارد منبع اصلی آب ساختمان و آزمایشگاه‌های مجاور نمی‌شود (هشدار: فشار را کنترل کنید تا مطمئن شوید که افزایش نمی‌یابد زیرا این ممکن است به معنای نشت آب در محفظه باشد، همچنین نشتی‌های روی اتصالات را بررسی کنید).
   • منبع تغذیه اصلی را باز کنید
   • دریچه هوا را برای برگشت باز کنید
   • باز کردن پوشش بالایی برای بازگشت
   • منبع تغذیه پوشش بالایی را باز کنید
   • صبر کنید تا آب بدون حباب‌های هوا بیرون بیاید.
   • دریچه برگشت را ببندید و برای پوشش بالایی منبع تغذیه تهیه کنید.
   • این فرآیند را برای پوشش پایینی تکرار کنید
   • به محض اینکه هر دو پوشش هواگیری و از آب پر شدند، می‌توان لوله‌های رفت و برگشت را باز کرد.
3. فرآیند بعدی، راه‌اندازی مجدد پمپ‌های توربو مولکولی (TMP) است.
   • پمپ اسکرول را در گوشه آزمایشگاه، زیر جعبه‌ها روشن کنید.
   • صبر کنید تا خط پشتیبان قفل بار و محفظه اصلی TMP به 15 متر تور کاهش یابد.
   • این را می‌توان روی گیج همرفت که روی محفظه اصلی TMP نصب شده است، پیدا کرد.
   • فن را در حالت توربوی Load-Lock روشن کنید
   • فعال کردن Load-Lock TMP
   • خط اتصال به Load-Lock TMP را تا زمانی که TMP به سرعت کامل برسد، بسته نگه دارید تا خلاء زیاد به پمپ یونی وارد نشود.
   • یک کلیک باید نشان دهد که خط کاملاً باز است

سیستم خشن‌کاری

پمپ آب BOC Edwards QDP Drystar

عملیات زبرسازی توسط یک پمپ خلاء BOC Edwards QDP Drystar انجام می‌شود. خط مقدم دارای سه نقطه اتصال است، که برای هر یک از پمپ‌های توربومولکولی پشتیبان و در محفظه قفل بار، عملیات زبرسازی انجام می‌شود. تمام نقاط اتصال به صورت جداگانه با شیرهای ایزوله Isa Riber که به صورت دستی کار می‌کنند، شیرآلات دارند.

پمپ زبرکننده در حالی که سیستم تحت خلاء است، به طور مداوم کار می‌کند.

گیج ترموکوپل ISA RIBER JTC 6 T

منبع تغذیه ISA RIBER JTC 6 C

تأمین‌کنندگان قطعات

شرکت آیسا ریبر - وب سایت ریبر

شرکت SVT Associates - وب‌سایت SVT

شرکت k-Space Associates - وب‌سایت عربستان سعودی

شرکت TLI Enterprises, Inc. "Thermionics" - وب‌سایت Thermionic

اینفیکون - وب‌سایت اینفیکون

ایمنی آب خنک‌کننده

سیستم آب تصفیه‌شده در ساختمان داو، روزانه تا (5) بار بررسی می‌شود تا از عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل شود. این سیستم همچنین توسط CHP به صورت 24 ساعته و 7 روز هفته پایش می‌شود. هنگامی که دمای ورودی به 68 درجه فارنهایت یا بالاتر برسد، اپراتور CHP هشدار دریافت کرده و تماس‌های تلفنی برقرار می‌شود. در صورت تمایل به اطلاع‌رسانی در این مرحله، لطفاً با واحد گرمایش با شماره 487-2707 تماس بگیرید یا به آدرس chp@mtu.edu پیام دهید.

بسیاری از مواقع، مایک یا توماس پولکینگهورن قبل از اینکه CHP متوجه شود، متوجه عملکرد نادرست سیستم می‌شوند. لطفاً در طول هفته تا ساعت ۳:۳۰ بعد از ظهر با شماره ۳۷۰-۱۶۲۹ توماس پولکینگهورن تماس بگیرید و مشکلات را گزارش دهید. بعد از ساعت ۳:۳۰ بعد از ظهر باید به CHP اطلاع داده شود.

در نهایت، این سیستم باید در ابتدا به آرامی در تجهیزات شما پر شود. افت ناگهانی فشار در سیستم می‌تواند مانع از تکمیل این حلقه نسبتاً طولانی توسط پمپ‌ها شود. لطفاً هنگام اتصال تجهیزات این نکته را در نظر داشته باشید زیرا پر کردن سریع می‌تواند سیستم را برای همه کسانی که از آن استفاده می‌کنند به خطر بیندازد. اگر قرار است مقادیر زیادی از آن خارج شود، سیستم باید در حین انجام این کار تحت نظارت باشد.