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392 為科學獻身的時候到了(求訂閱)(1 / 2)

蒸鍍艙的真空度達標後,許秋和莫文琳又回到實驗室,先按照正常的方法用束源爐加熱法蒸鍍了三氧化鉬。

之後等待束源爐溫度降低至100攝氏度以下,開始準備蒸鍍金屬電極。

平常蒸鍍厚膜金屬電極的時候,蒸鍍的速率並不是很重要,有的時候趕時間,還會直接用閃蒸的操作方式製備電極。

所謂閃蒸,突出一個字“閃”,就是直接用大電流,在不燒斷保險絲的前提下,把蒸鍍速率拉滿,嗖的一下就把膜給鍍好了。

對比一下,正常蒸金屬電極是大約1埃每秒,即0.1納米每秒的蒸鍍速率,蒸100納米需要大約17分鐘。

而閃蒸的速率可能會達到6埃每秒,甚至10埃每秒以上,直接幾分鐘就能搞定。

除了蒸的快,閃蒸還有另外一個優點,那就是蒸的厚,對靶材的利用率高。

尤其是平常在蒸鍍金的時候,因為金比較貴嘛,所以為了防止浪費,都是儘量少加金靶材,然後直接閃蒸的。

根據許秋的經驗,如果閃蒸把金全部蒸完,得到的金膜厚度是100納米的話,正常速率蒸鍍得到的厚度可能就隻有3050納米,差距還是非常大的。

凡事有利就有弊,閃蒸也是有缺點的,那就是會讓蒸鍍得到的薄膜變得不均勻。

舉一個不太形象的例子,可以把蒸鍍的過程想象下冰雹的過程,器件表麵想象成為泥土地麵,蒸鍍速率越快,冰雹顆粒越大,下落的速度越快,就更容易把地麵給砸出坑來。

對應在蒸鍍過程的體現,就是蒸鍍速率越快,靶材分子越會傾向於滲入有效層或者傳輸層薄膜中,從而形成不同位置厚薄不同的金屬電極。

當金屬電極的總厚度比較厚的時候,厚薄不均勻的影響不大,假設膜厚在100納米,厚度的偏差在10納米,最終得到的厚度分布也會是100±10納米,自然不會影響到電極的導電性能。

可如果厚度比較薄的時候,這個影響就明顯了,厚度是10±10納米,有些地方就直接斷路了。

因此,現在蒸鍍1納米的金,9納米的銀的雙層薄層電極,為了保證電極的連續性,不僅不能閃蒸,而且還要進一步壓低蒸鍍速率。

許秋計劃選用的蒸鍍速率是0.2埃每秒左右,和蒸鍍三氧化鉬傳輸層的速率相當,這樣蒸1納米的金,需要大約1分鐘,9納米的銀,大約需要7分半鐘,比平常蒸鍍的時間還要短。

理論合理,實踐開始。

許秋設置好金靶材的各項參數,包括密度、Z因數等,然後啟動電流加熱裝置,將電流輸出端調至金靶材的回路,同時向莫文琳吩咐道:

“莫文琳,你記錄一下實驗條件,剛剛三氧化鉬是565攝氏度,0.20.3埃每秒,膜厚是10納米。接下來的金、銀電極膜厚分彆為1納米和9納米,計劃蒸鍍速率是0.2埃每秒……”

“好的。”莫文琳點點頭,然後從蒸鍍手套箱頂上摸出一本實驗記錄本出來,開始記錄。

像這種大型儀器的使用都是需要記錄的,要是出現問題比較容易追責,當然,也不完全是為了追責,這樣做還能讓實驗人員不至於忘記之前的實驗條件。

尤其是不熟練的新人,如果忘記了實驗條件,旁邊還沒有老人可以請教,就可以自己翻一翻之前記錄的條件進行模仿。

許秋旋轉旋鈕,緩緩的加大電流強度,從0安培到5安培,再到10安培,然後到15安培。

在這個過程中,膜厚儀顯示的實時蒸鍍速率都是在±0.01埃每秒之間來回跳動,波動幅度不大。

這主要是因為金的密度比較大,在膜厚儀通過晶振片上的電信號換算蒸鍍速率時,密度是在分母上的,所以氣流擾動等造成的誤差就會變小。

在15安培的時候,許秋把電流穩定住,並停留了幾分鐘。

這一步是習慣使然,目的是預熱,把鎢絲和靶材的溫度先往上提一提。

在蒸鍍鋁的時候這一步非常有用,一方麵可以防止蒸鍍速率不受控製,另一方麵如果不進行預熱,可能會導致掛在螺旋狀的鎢絲上的鋁條掉落,甚至鎢絲直接熔斷,導致實驗失敗。

雖然蒸鍍金、銀的時候用的不是螺旋狀的鎢絲而是鎢簍,但小心一些總沒有壞處。

許秋繼續提高電流,直至17.5安培的時候,蒸鍍速率從±0.01埃每秒開始0.01、0.01的往上跳動,同時電流值也開始波動,表明金靶材已經開始熔化。

等了幾秒鐘,蒸鍍速率達到0.10埃每秒附近,漸漸穩定了下來。

許秋沒有猶豫,直接同時按下膜厚儀清零按鈕和樣品擋板按鈕,開始蒸鍍。

然後,他一隻手操作電流控製旋鈕,一隻手放在樣品擋板上,眼睛則時刻盯著蒸鍍速率和膜厚,打算隨時停止,畢竟要蒸鍍1納米的金,隻有10埃而已。

“許秋,不需要繼續提升蒸鍍速率嗎?剛才不是說要把速率調到0.2埃每秒嗎?”莫文琳好奇問道,她進課題組一個多月了,但從來沒有蒸鍍過金電極,平常接觸到的電極材料要麼是鋁,要麼是銀。



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