《我有科研辅助系统》392 为科学献身的时候到了（求订阅）

    我有科研辅助系统正文卷392为科学献身的时候到了蒸镀舱的真空度达标后，许秋和莫文琳又回到实验室，先按照正常的方法用束源炉加热法蒸镀了三氧化钼。
    之后等待束源炉温度降低至100摄氏度以下，开始准备蒸镀金属电极。
    平常蒸镀厚膜金属电极的时候，蒸镀的速率并不是很重要，有的时候赶时间，还会直接用闪蒸的操作方式制备电极。
    所谓闪蒸，突出一个字“闪”，就是直接用大电流，在不烧断保险丝的前提下，把蒸镀速率拉满，嗖的一下就把膜给镀好了。
    对比一下，正常蒸金属电极是大约1埃每秒，即0.1纳米每秒的蒸镀速率，蒸100纳米需要大约17分钟。
    而闪蒸的速率可能会达到6埃每秒，甚至10埃每秒以上，直接几分钟就能搞定。
    除了蒸的快，闪蒸还有另外一个优点，那就是蒸的厚，对靶材的利用率高。
    尤其是平常在蒸镀金的时候，因为金比较贵嘛，所以为了防止浪费，都是尽量少加金靶材，然后直接闪蒸的。
    根据许秋的经验，如果闪蒸把金全部蒸完，得到的金膜厚度是100纳米的话，正常速率蒸镀得到的厚度可能就只有30-50纳米，差距还是非常大的。
    凡事有利就有弊，闪蒸也是有缺点的，那就是会让蒸镀得到的薄膜变得不均匀。
    举一个不太形象的例子，可以把蒸镀的过程想象下冰雹的过程，器件表面想象成为泥土地面，蒸镀速率越快，冰雹颗粒越大，下落的速度越快，就更容易把地面给砸出坑来。
    对应在蒸镀过程的体现，就是蒸镀速率越快，靶材分子越会倾向于渗入有效层或者传输层薄膜中，从而形成不同位置厚薄不同的金属电极。
    当金属电极的总厚度比较厚的时候，厚薄不均匀的影响不大，假设膜厚在100纳米，厚度的偏差在10纳米，最终得到的厚度分布也会是100±10纳米，自然不会影响到电极的导电性能。
    可如果厚度比较薄的时候，这个影响就明显了，厚度是10±10纳米，有些地方就直接断路了。
    因此，现在蒸镀1纳米的金，9纳米的银的双层薄层电极，为了保证电极的连续性，不仅不能闪蒸，而且还要进一步压低蒸镀速率。
    许秋计划选用的蒸镀速率是0.2埃每秒左右，和蒸镀三氧化钼传输层的速率相当，这样蒸1纳米的金，需要大约1分钟，9纳米的银，大约需要7分半钟，比平常蒸镀的时间还要短。
    理论合理，实践开始。
    许秋设置好金靶材的各项参数，包括密度、Z因数等，然后启动电流加热装置，将电流输出端调至金靶材的回路，同时向莫文琳吩咐道：
    “莫文琳，你记录一下实验条件，刚刚三氧化钼是565摄氏度，0.2-0.3埃每秒，膜厚是10纳米。接下来的金、银电极膜厚分别为1纳米和9纳米，计划蒸镀速率是0.2埃每秒……”
    “好的。”莫文琳点点头，然后从蒸镀手套箱顶上摸出一本实验记录本出来，开始记录。
    像这种大型仪器的使用都是需要记录的，要是出现问题比较容易追责，当然，也不完全是为了追责，这样做还能让实验人员不至于忘记之前的实验条件。
    尤其是不熟练的新人，如果忘记了实验条件，旁边还没有老人可以请教，就可以自己翻一翻之前记录的条件进行模仿。
    许秋旋转旋钮，缓缓的加大电流强度，从0安培到5安培，再到10安培，然后到15安培。
    在这个过程中，膜厚仪显示的实时蒸镀速率都是在±0.01埃每秒之间来回跳动，波动幅度不大。
    这主要是因为金的密度比较大，在膜厚仪通过晶振片上的电信号换算蒸镀速率时，密度是在分母上的，所以气流扰动等造成的误差就会变小。
    在15安培的时候，许秋把电流稳定住，并停留了几分钟。
    这一步是习惯使然，目的是预热，把钨丝和靶材的温度先往上提一提。
    在蒸镀铝的时候这一步非常有用，一方面可以防止蒸镀速率不受控制，另一方面如果不进行预热，可能会导致挂在螺旋状的钨丝上的铝条掉落，甚至钨丝直接熔断，导致实验失败。
    虽然蒸镀金、银的时候用的不是螺旋状的钨丝而是钨篓，但小心一些总没有坏处。
    许秋继续提高电流，直至17.5安培的时候，蒸镀速率从±0.01埃每秒开始0.01、0.01的往上跳动，同时电流值也开始波动，表明金靶材已经开始熔化。
    等了几秒钟，蒸镀速率达到0.10埃每秒附近，渐渐稳定了下来。
    许秋没有犹豫，直接同时按下膜厚仪清零按钮和样品挡板按钮，开始蒸镀。
    然后，他一只手操作电流控制旋钮，一只手放在样品挡板上，眼睛则时刻盯着蒸镀速率和膜厚，打算随时停止，毕竟要蒸镀1纳米的金，只有10埃而已。
    “许秋，不需要继续提升蒸镀速率吗？刚才不是说要把速率调到0.2埃每秒吗？”莫文琳好奇问道，她进课题组一个多月了，但从来没有蒸镀过金电极，平常接触到的电极材料要么是铝，要么是银。
    这是因为有机光伏领域三氧化钼传输层的器件结构，金、银、铝三种电极对器件性能影响不大，所以一般会用便宜的银或铝。
    而钙钛矿体系，如果做Spiro传输层的话，通常需要用金电极与之匹配，组里购买的金靶材主要是给钙钛矿体系使用。
    “理想中是要达到0.2埃每秒的速率再蒸镀，但在具体的实验过程中，也要灵活变通嘛，现在0.10埃每秒条件已经稳定了，如果强行追寻0.2埃每秒的预期条件，如果一个控制不好，可能直接就变闪蒸了。”许秋解释道：
    “蒸镀金没有回头路可走，因为材料有限，一旦速率上去了，不可能再等速率回落，因为那时候金靶材可能已经消耗完了，所以只能硬着头皮蒸完。”
    “原来如此。”莫文琳点点头。
    许秋不断调控电流，让蒸镀速率保持在0.1-0.2埃每秒。
    一分多钟后，膜厚仪显示的数值终于从9埃跳动成为10埃，许秋立刻关闭样品挡板，然后缓慢降低蒸镀电流，直至其数值降低为0。
    金膜蒸镀完成，许秋终于放下心来，他倒不担心金会不够用，因为之前已经在模拟实验室中实验过了，主要是怕出现蒸镀速率不受控制等意外事件。
    接着，许秋将电流输出端调至银靶材的回路，并在膜厚仪中设置为银的参数。
    银电极蒸镀的难度比较小，因为加的靶材量足够多，也不用怕蒸镀速率过高的问题，大不了直接把电流降回来，重新升温就是了。
    这一步没有出现什么意外，许秋顺利的以0.1-0.2埃每秒的速率蒸镀好了银电极，随后偏头问道：“莫文琳，你学废了嘛？”
    “学废了，学废了。”莫文琳思考片刻，回应道：“电流要缓慢提升，蒸镀速率要稳定在0.1-0.2埃每秒，在金靶材的蒸镀时要一次性蒸镀完成。”
    “嗯，总结的还不错。”许秋点点头，随后抬手指了指蒸镀舱。
    莫文琳会意，走到手套箱蒸镀舱旁边，扭动氮气阀开始放气。
    半分多钟后，蒸镀舱门发出“duang”的一声，舱门开启。
    关闭氮气阀，莫文琳进入手套箱，将八片蒸镀完成的器件取出，放在培养皿中。
    然后，她用镊子取了一片1#器件，拿起来观察了一会儿，说道：
    “确实是半透明的器件，隔着器件可以看到后面的东西，只是这么薄薄的一层电极，真的能导电吗？”
    “试试不就知道了，对了，记得测试两组数据，一组是正面打光，另一组是背面打光。”许秋成竹在胸，这次蒸镀他自认控制的还是非常完美的，只要不是莫文琳之前旋涂过程中出现问题，基本是比较稳的。
    “好的。”莫文琳点点头，开始测试。
    1#体系是PCE10:IEICO-4F体系。
    正面打光效率最高9.03%，背面打光效率最高5.24%，这个结果与许秋之前在模拟实验室中得到的结果基本一致。
    “9%的效率，还不错呢。”莫文琳笑着说道，随后开始思考：“该怎么优化呢……”
    过了一会儿，莫文琳突然想到了什么，转头问道：“许秋，我们该不会要制备不同电极厚度的器件吧……”
    “宾狗~”许秋点点头：“我打算制备10、12、14、16、18、20纳米厚度的半透明器件。”
    莫文琳顿时呆住了，可怜兮兮道：“那不是至少要做30批器件……”
    “加上100纳米的不透明器件，要做35批以上。”许秋老气横秋道：“为科学献身的时候到了，同志我看好你哦。”
    莫文琳依然一副可怜兮兮的样子，睁着大眼睛看着许秋。
    许秋有些招架不住：“我去找魏老师给你争取个共一吧。”
    莫文琳顿时换了一副模样，欢快的说道：“OK，一言为定，保证献身。”
    许秋摇摇头，果然妹子们的演技加点都是MAX。
    不过他让出一个共一也无所谓，反正家大业大，不差这一篇，就算是共一，他也是在上面的，发了一区文章，系统也承认。
    而且，许秋也能够理解莫文琳，以联合培养的身份过来，外部环境对她很不友好，蹭文章的难度非常高，自然能蹭一篇是一篇。
    PS：大家除夕快乐~