大多數的低溫實驗,采用的都是液氮。
因為液氮太好獲得了,直接可以從空氣中制取,成本很低,基本就是掏點電費。
在常壓下,液氮的溫度為零下196攝氏度,也就是77開爾文。
熱力學擬合計算中,用到的溫度單位都是開爾文(K),其中,絕對零度為0K,0攝氏度約為273K。
在實際操作的時候,想用液氮把溫度降到77K還是比較難的,不過,達到100K,或者150K還是相對比較容易的,之后只要緩慢升溫到200K、250K左右即可。
確定實驗方法后,許秋用八磅瓶在邯丹校區這邊打了一壺液氮,帶回了216實驗室。
隨后,他取出了魏興思之前從漂亮國帶回來的低溫測試裝置。
這個低溫測試裝置的結構并不復雜,下方是一個密閉的樣品艙,上方是液氮艙。
樣品艙的四周是四片石英玻璃窗口,內部有一個帶加熱器、熱電偶的樣品臺。
加熱器用來提升樣品臺的溫度,熱電偶用來實時檢測樣品臺的溫度。
樣品臺上可以直接放置樣品,也可以放入類似EQE測試時用到的樣品托,再外接線路進行低溫電學測試,當然,這里只是測個PL而已,就不需要那么復雜了,直接放上樣品即可。
樣品艙外部連接一個閥門,可以抽真空,然后在測試過程中,保持樣品艙內是近真空的狀態。
樣品艙上方的液氮艙,主要是用來灌液氮提供低溫環境。
液氮艙和樣品艙之間直接通過金屬連接,進行熱傳導。
在測試的過程中,因為樣品艙內是近似真空的環境,樣品臺和石英玻璃在空間上是隔開的,之間很難發生熱傳導。
因此,石英玻璃窗口的內外幾乎沒有溫差,不會發生起霧現象。
換句話說,一旦石英窗口起霧了,肯定是真空度不夠高。
開始準備工作。
首先,許秋讓莫文琳在玻璃基片上旋涂了一片ITIC樣品;
然后,將ITIC樣品用銅箔膠帶貼在樣品臺上;
接著,將樣品對準一個石英窗口,旋緊樣品艙,用機械泵連接樣品艙的接口,開始“duang”、“duang”的抽真空。
抽了大約十五分鐘真空后,關閉樣品艙接口處的閥門,保持樣品艙內部的真空環境。
理論上,持續一直抽真空比較好,畢竟就算有閥門,也不能確保真空度一直不下降。
但實際上很難辦到,主要原因是測試裝置為PL儀器,光學儀器對周邊震動很敏感,真空泵要是放在實驗臺上,測試結果肯定不準,而放在地上的話,連接真空泵和樣品艙的金屬管子又不夠長。
而且,機械泵放在實驗室的另一邊,移動過來也不方便。
思來想去,許秋還是決定先這樣測試起來,要是測試到一半,石英玻璃起霧了,那說明多半是真空度不足,到時候再想辦法解決。
最后,打開外接的溫度控制器,顯示實時溫度為294.22開爾文(K)。