刘师傅接通加热电源,缠绕在石墨坩埚上的电阻丝开始泛红,温度逐渐升高。
测温靠的是插入坩埚侧壁的一根老旧热电偶,连接的毫伏表指针缓缓偏转。
“温度控制是个大难题。”
顾赟苦笑道,“加热丝是我们自己绕的,温场不均匀;热电偶的精度有限;控温电路就是简单的调压器。能控制在±10°C以内,就算成功了。”
吕辰看着墙上的温度曲线图,那上面用不同颜色的铅笔标注着多次实验的数据,曲线起伏如心电图。
每一次成功的沉积,背后都是数十次失败的摸索。
温度稳定后,真正的“魔法”
开始了。
刘师傅缓慢地打开两个钢瓶阀门,一个是氨气,一个是氯硅烷,也就是SiH?与Cl?的混合物。
气体通过手工打磨的针阀,进入管道。
没有质量流量控制器,没有比例阀。
流量控制,靠的是观察玻璃转子流量计里那个小浮子的位置。
浮子在玻璃管中上下浮动,刘师傅要根据浮子的高度,“估算”
出气体的流量比例。
“氨气……大概每分钟150毫升。”
他低声自语,手指微调阀门,“氯硅烷……30毫升。比例5:1。”
他的眼睛紧紧盯着两个流量计,整个实验室鸦雀无声,只有真空泵的低鸣和电流流过加热丝的轻微嗡嗡声。
气体进入钟罩,在高温的基片表面发生化学反应。
微观世界里,氨气与氯硅烷分子分解、重组,氮原子与硅原子结合,生成氮化硅,一层原子一层原子地“生长”
在玻璃表面。
这个过程肉眼看不见,但刘师傅仿佛能“感觉”
到。
他不时调节冷却水的流速,那根滴水的橡胶管连着铁桶里的水泵,水流快慢会影响钟罩内的温度分布。
他还不时用改锥轻敲某段管道,这是靠听声音来判断气流是否顺畅。
他嘴里念念有词,像是在进行某种仪式:“这回的‘火候’差不多了……左边温度好像高了点……”
整整四十分钟,沉积过程在一种高度紧张而又充满艺术感的氛围中进行。
终于,他关闭了气体阀门,停止加热,让系统自然冷却。
又过了二十分钟,他才小心翼翼地打开放气阀,让空气缓缓进入钟罩。
气压平衡后,他松开密封夹具,用液压装置缓缓升起玻璃钟罩。
钟罩内的景象展现在众人面前。
样品架上,那几片玻璃基片看上去依然透明。
但若对着灯光仔细观察,能看到表面覆盖着一层极薄的、略带虹彩的薄膜,像肥皂泡的色彩,又像雨后的油膜。
“成功了。”
刘师傅长舒一口气,脸上露出一丝疲惫的笑容,额头上沁出了细密的汗珠。
他用特制镊子取出基片,放在铺着软布的木托盘里,端到旁边的工作台上。
接下来是检测,又是一系列“土法上马”
的智慧。
膜厚测量用的是自制的椭圆偏振仪原型。