第二十章 真空鍍膜(上)
旋涂完成后,許秋找到陳婉清,,請教接下來的實(shí)驗(yàn)操作,。
學(xué)姐拿出實(shí)驗(yàn)記錄本,,一邊寫寫畫畫,,一邊講解教學(xué):
“我們最終要得到的是多層結(jié)構(gòu)的太陽能電池器件,比如現(xiàn)在做的這個體系,正結(jié)構(gòu)就是Glass/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC[60]BM:PC[70]BM/Ca/Al。
共有六層結(jié)構(gòu),,層與層之間用“/”分隔,“:”則表示該層是由兩種或以上物質(zhì)共混,。
那么,,你這幾天下來做的工作就是:
首先,清洗具有ITO圖案的玻璃基片,,得到Glass/ITO部分,;
然后,旋涂PEDOT:PSS溶液和有效層,,得到PEDOT:PSS/P3HT:PC[60]BM:PC[70]BM部分,;
最后一步,也就是接下來要做的,,是采用真空鍍膜方法,,將鈣和鋁蒸鍍至基片上,得到Ca/Al部分,。
真空鍍膜法,,原理是在真空條件下,加熱靶材,,使之氣化,,靶材形成的氣態(tài)分子會在艙體內(nèi)運(yùn)動,最終均勻沉積在樣品表面,,形成薄膜,。
我們采用的加熱方法有兩種,一種是束源爐加熱,,另一種是鎢絲加熱,。
蒸鍍的操作比較繁瑣,有很多細(xì)節(jié)需要注意,,所以我來親自指導(dǎo)你,。”
“好的,,學(xué)姐,。”許秋道,。
…………
兩人做好防護(hù),,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。
許秋先將旋涂好的基片,,從手套箱中拿出,,然后迅速轉(zhuǎn)移至裝有蒸鍍裝置的手套箱中。
這個手套箱外接有三只橡膠手套,同時只能進(jìn)入一個人,。
于是,,許秋進(jìn)入箱內(nèi),學(xué)姐則在外面,。
箱體內(nèi)主要有兩臺大型設(shè)備,,左邊的是蒸鍍裝置。
蒸鍍艙的艙體是由厚重的鋼板所制,,艙門用軌道連接在艙體上。
許秋將艙門朝右邊推開,,推著還蠻沉的,。
他好奇道:“學(xué)姐,這套設(shè)備也不便宜吧,?!?p> “整套設(shè)備差不多20萬吧,包括蒸鍍艙,、分子泵,、循環(huán)水系統(tǒng)、總控制臺,,是找沈羊一家專門做真空設(shè)備的公司訂做的,。
他們公司離這邊比較遠(yuǎn),所以弄壞的話修起來也麻煩,,上次循環(huán)水出了故障,,他們過來修,路費(fèi)就要了五千,?!标愅袂濉?p> “學(xué)姐怎么知道的這么清楚,?”許秋疑惑道,。
“因?yàn)閷W(xué)校要統(tǒng)計實(shí)驗(yàn)室的固定資產(chǎn),價格超過1000元的都要統(tǒng)計上報,。實(shí)驗(yàn)室雖然是魏老師管,,但所有權(quán)是歸國家的,因?yàn)樯暾埖目蒲薪?jīng)費(fèi)是國家出的,。除非是老板自掏腰包或者企業(yè)出錢,,那就另說?!标愅袂宓?。
許秋點(diǎn)點(diǎn)頭,開始打量艙體內(nèi)部。
下面有四個圓柱體形狀的爐子,,應(yīng)該是束源爐,。
四個束源爐旁邊有兩個金屬平臺,每個平臺上面都有一塊金屬板,,大概六厘米長,,三厘米寬,一厘米厚,,金屬板通過六角螺絲與平臺連接,,中間有一定的縫隙。
“學(xué)姐,,這個是干什么用的,?”許秋指著平臺問道。
“這個是電流加熱裝置,,將用鎢絲制成的簍,,放在兩個平臺間,用金屬板壓住鎢簍兩端,,通電流對鎢簍加熱,,可達(dá)到很高的溫度,使其內(nèi)部靶材氣化,,進(jìn)行蒸鍍,。”陳婉清道,。
許秋繼續(xù)看向艙體,,中間部分有一探頭狀的物體,像個吊燈一樣懸掛在束源爐和平臺的上方,。
學(xué)姐順著許秋的目光看去,,主動介紹道:
“這個是晶振裝置,探頭處裝有晶振片,,用來實(shí)時檢測蒸鍍的薄膜厚度,。它的位置一定不能亂動,因?yàn)楝F(xiàn)在的參數(shù)是已經(jīng)標(biāo)定過的,,如果移動了它的位置,,對膜厚的檢測結(jié)果就不標(biāo)準(zhǔn)了。此外晶振片也是有壽命的,,所以需要定期更換晶振片,,并重新標(biāo)定厚度?!?p> 艙體最上面是一塊大的圓形金屬擋板,,以及一個可以旋轉(zhuǎn)的樣品臺,。
“上面這個肯定是樣品臺了,為什么下面要加裝一塊金屬擋板呢,?”許秋問道,。
“這塊金屬擋板叫做樣品擋板,當(dāng)他處于開啟狀態(tài)時,,可以有效阻擋氣體分子沉積在樣品表面,。因此,我們可以利用它,,控制蒸鍍的開始和結(jié)束時間,,得到精確的厚度?!标愅袂宓?。
將艙內(nèi)情況了解完畢后,許秋開始做蒸鍍前的準(zhǔn)備工作,。
兩批基片的器件結(jié)構(gòu)不同,需要分兩次進(jìn)行蒸鍍,。
第一批是正常結(jié)構(gòu),,也就是蒸鍍鈣和鋁。
許秋首先在鎢簍中裝滿99.995%純度的鋁錠,,然后讓學(xué)姐幫忙打開鈣束源爐的擋板,。
擋板的開關(guān)是數(shù)控的,需要在手套箱外的總控臺操作,。
打開擋板后,,他取出束源爐內(nèi)部的陶瓷坩堝,將上次使用后剩余的殘渣倒出,,再加入兩勺新的99.995%純度的鈣粉末,。
陶瓷坩堝是特質(zhì)的,可以至少承受1000攝氏度以上的高溫,,且十分穩(wěn)定,,不會與靶材反應(yīng),產(chǎn)生雜質(zhì),。
完成后,,他讓學(xué)姐關(guān)閉束源爐擋板。
最后,,他將一片片基片正面朝下放置在樣品支架上,,再將樣品支架放回樣品臺。
“學(xué)姐,,沒有問題吧,,可以關(guān)艙門了嗎,。”許秋看向陳婉清,。
“嗯嗯,。”陳婉清點(diǎn)點(diǎn)頭,。
許秋將艙門從右往左推回原位,,然后旋轉(zhuǎn)艙門上下的兩個旋鈕,直至無法轉(zhuǎn)動為止,。
……
許秋離開手套箱,,和學(xué)姐一同來到總控臺,因?yàn)槭O碌牟僮髦饕诳偪嘏_完成,。
總控臺接近兩米高,,由十幾個模塊拼接而成,一共有30多個控制按鈕,。
“旁邊有操作說明,,嚴(yán)格按照說明來做就行?!标愅袂宓?。
許秋拿起《真空鍍膜儀使用說明》翻看,只有兩頁A4紙,,并沒有想象中的多,。
他表面上在看說明書,實(shí)則在心中查看系統(tǒng),。
系統(tǒng)已經(jīng)將學(xué)姐的技能復(fù)制了,,可以看到每步操作的細(xì)節(jié),所以文字版的說明書意義已然不大,。
“我看完了,。”許秋道,。
“這么快,?”陳婉清道:“行,那你來操作吧,,有什么問題我會提醒你的,。”
第一步是打開循環(huán)水系統(tǒng)和空氣泵,。
前者用來冷卻分子泵,,而后者用來推動樣品擋板。
許秋找到位于總控臺后面的循環(huán)水裝置,,按下綠色的啟動鍵,,便聽到儀器發(fā)出嗡鳴聲,,仔細(xì)聽的話還有水流聲。
然后,,他走到空氣泵旁邊,。
空氣泵上有一個橙紅色的瓶蓋大小的開關(guān),需要拉起來,,才能啟動機(jī)器,。
許秋試著向上拉,開關(guān)卻紋絲不動,,他也不敢太用力,,便說道:
“學(xué)姐,怎么弄,?!?p> “用力弄啊?!?p> “砰,!”