第二十一章 真空镀膜（下）

　　空气泵发出一声巨响，随后传来“咣咣咣”的声响。

　　许秋吓的一激灵，朝后缩了一下身子。

　　等了一会儿，他感觉没什么危险，便上前检查空气泵。

　　“看着没有问题啊。”他向学姐道。

　　“确实没问题，这是正常情况。现在是发动机在通过曲轴，驱动活塞向储气筒内打气，等到储满气后，就会自动停下。”

　　陈婉清试图绷住脸上的笑容，但是没有成功，还是笑了出来。

　　“学姐你是故意的吧。”许秋做出一副愤慨的样子。

　　“怎么会呢，我是那样的人嘛。”陈婉清笑道。

　　许秋摇了摇头，回到总控台，继续实验。

　　他打开总控开关，膜厚仪的数显屏幕亮起。

　　许秋先检查膜厚仪的参数是否设置正确，包括靶材名称、密度和z因数等。

　　膜厚仪的原理并不是直接测量膜厚，而是通过间接法计算得到。

　　在蒸镀过程中，靶材分子到达晶振片处，会产生电信号，经过拟合计算可将电信号转化为蒸镀速率，最后将速率与时间相乘得到膜厚。

　　调好膜厚仪后，数显屏幕上显示：

　　蒸镀材料为钙，速率为0.00埃每秒，膜厚为0.00埃。

　　同时，许秋观察到总控台上面有两个气压计，可以实时监测蒸镀舱内的压强。

　　其中一个示数为一个大气压，即1.0e5帕，另外一个则处于未工作状态。

　　“为什么要安装两个气压计呢？”许秋疑惑道。

　　“两者的压强测定范围不同，前者约为0.1到10000帕，后者约为十的负六次方到1帕。”陈婉清道，随后又补了一句：

　　“准备工作都好了，开始抽真空吧。”

　　许秋点点头，按下机械泵的启动键，同时打开超真空挡板阀，又是一阵轰鸣声传来。

　　“蒸镀操作的噪音有点大啊。”习惯了之前安静实验环境的许秋，忍不住吐槽道。

　　“是啊，不过慢慢你就会适应的。”陈婉清道。

　　机械泵启动后，气压计的示数快速减小。

　　从1.0e5，迅速变为3.2e4，然后是8.9e3，直至1e3帕左右，下降速度才开始变慢。

　　过了两分钟左右，压强终于降至20帕以下，许秋关闭超真空挡板阀，打开分子泵。

　　分子泵的转速要从0逐渐加速至27000r.p.m.后，它才可以正常工作，约需要耗时10分钟。

　　待分子泵运转平稳后，许秋打开束源炉挡板，然后启动束源炉的升温控制装置。

　　装置的屏幕上显示有束源炉当前温度和设定温度，分别为27和30摄氏度。

　　他打开设定界面。

　　这块屏幕采用的是计算器上那种“日”字型的显示方法，主要用于数字显示，所以显示出来的字母都很抽象。

　　还好都是常用的单词，许秋花了点时间弄明白每个参数的意义后，手动设定升温程序：

　　sp1

30

　　rate

30

　　time

60

　　sp2

400

　　rate

30

　　time

3

　　sp3

520

　　rate

20

　　time

100

　　第一阶段，以30摄氏度每分钟的速率升至30摄氏度，等待60分钟；

　　第二阶段，以30摄氏度每分钟的速率升至400摄氏度，等待3分钟；

　　第三阶段，以20摄氏度每分钟的速率升至520摄氏度，等待100分钟。

　　确认无误后，他长按启动键，启动程序。

　　升温程序需要跑一个多小时。

　　在此期间，许秋向学姐请教了真空系统的工作原理。

　　陈婉清讲解道：“机械泵，最多只能将舱内压强降至零点几帕，必须使用分子泵才能将压强降低至十的负五次方帕这个数量级，从而达到蒸镀实验所需的最低真空度要求。

　　分子泵只能在低压强下使用。所以在压强大于20帕时，采用超真空挡板阀，阻隔分子泵和蒸镀舱连接；当压力低于20帕时将其关闭，再使分子泵和蒸镀舱连通。

　　分子泵启动后，还需要较长的时间，才能使蒸镀舱内压强达到1e-5级别。

　　这个时间在半小时至一个半小时之间。

　　如果一个半小时过后仍无法达到这个真空度，通常有两种情况。

　　一种是体系气密性不好，比如在关舱门时，门缝处夹了一个塑料袋；

　　另一种情况是舱体内蒸镀残留物过多，需要清理。”

　　虽然系统里也有影像资料供许秋学习，但他觉得还是听学姐讲解更好一些。

　　主要是两个人站一起，一直不互动也蛮尴尬的。

　　……

　　一小时后。

　　真空计示数达到5.2e-5帕，升温程序也进入第二阶段，一切正常。

　　十二分钟后。

　　温度示数达到400摄氏度，膜厚仪显示的实时蒸镀速率，在-0.01至0.01埃每秒之间波动，膜厚显示仍为0.00埃。

　　三分钟后。

　　温度示数继续增加，直至480摄氏度左右，蒸镀速率开始在0.00至0.03埃每秒之间波动。

　　当温度达到520摄氏度后，蒸镀速率维持在0.20至0.30埃每秒。

　　许秋先开启样品台旋转，在等待了约十秒钟后，同时打开样品挡板并将膜厚仪的膜厚计数器归零。

　　钙要蒸镀10纳米的厚度，也就是100埃。

　　……

　　待膜厚仪示数达到100埃时，许秋迅速关闭样品挡板。

　　随后，他将束源炉升温数控装置关闭，让束源炉自然降温。

　　最后，将膜厚仪的参数改为铝的参数。

　　……

　　半小时后。

　　束源炉的温度降低至77摄氏度。

　　许秋关闭钙的束源炉挡板，打开电流加热装置。

　　这个加热装置很简单，就是把电源、钨篓、电位器（类似于滑动变阻器）、保险丝、电流计连在一起，通过调节电位器，便可以改变电路中的电流大小。

　　许秋缓慢扭动电位器的旋钮，使电流计示数从0逐渐增加至18安培。

　　当电流达到16安培时，膜厚仪上蒸镀速率开始有了示数。

　　电流达到18安培后，许秋等待了几秒，然后同时打开样品挡板并清零膜厚仪的膜厚计数器。

　　蒸镀速率则先是从0.2、0.3迅速提升至3.0，随后迅速回落至1.8，之后缓缓下降至1.7，1.6埃每秒……

　　电流计的示数也会随着时间变化，忽上忽下。

　　每当其相较于18的偏离值超过1时，许秋就将其调至18。

　　铝的厚度要求是100纳米，也就是1000埃。

　　……

　　待膜厚仪示数达到1000埃时，许秋迅速按下样品挡板。

　　然后缓缓扭动电位器，将电流归零。

　　接着关闭超真空挡板阀，停止分子泵。

　　等待十分钟后，分子泵转速从27000r.p.m.降至0，关闭其开关。

　　最后，关闭机械泵，关闭总控台。

　　…………

　　“终于结束啦！”许秋长吁了一口气，感慨道。

　　“这么多操作，居然零失误，厉害呀！”陈婉清赞叹道。

　　“这都是学姐教的好。”许秋道。

　　“行啦，别谦虚了，你的科研天赋我心里有数。

　　想想我当初学蒸镀，可是没少让魏老师头疼，不是忘记开空气泵，就是忘开挡板，甚至还有一次忘记放基片了。”陈婉清道。

　　听到最后一句，许秋没忍住笑了出来。

　　看到学姐在瞪着他，他赶紧把笑容收敛住，面色严肃的向手套箱走去。

　　进入手套箱，许秋旋开舱门上下的旋钮，开始拉舱门。

　　咦，舱门怎么拉不下来？

　　琢磨了一会儿，许秋明白了，因为蒸镀结束后，舱体内部还是真空状态。

　　于是他转头看学姐，可她似乎并没有主动解答的意思。

　　这么记仇啊。

　　他只好问道：“学姐，这个怎么弄？”

　　陈婉清指了指手套箱侧面，说道：

　　“那边有一个接通氮气瓶的阀门，可以往蒸镀舱内充氮气。”

　　许秋走过去，轻轻旋开阀门，“嘶嘶”的气流声传来。

　　10秒后。

　　20秒后。

　　30秒后。

　　没什么动静啊。

　　“学姐，什么时候停下来呢？”许秋忍不住问道。

　　“继续放气。”陈婉清面无表情道。

　　“哦。”

　　40秒后。

　　50秒后。

　　60秒后，正当许秋打算再次发问时。

　　“砰！”