周一早晨六點半,陸晨被電話吵醒。
是林海打來的,聲音急促:“陸總,出事了。氮化銅箔在第二次石墨烯生長時,熔點比預期低了整整兩百度,樣品全熔了。”
陸晨瞬間清醒:“熔了?設備呢?”
“設備還好,但反應腔裡全是凝固的銅,清理至少要一天。”
“我馬上過來。”
趕到實驗室時,張明遠正蹲在CVD爐前,透過觀察窗看裡麵的一片狼藉。爐腔底部,暗紫色的銅塊扭曲地凝結在石英支架上,像某種怪異的雕塑。
“昨天測試的樣品是正常的。”張明遠站起來,眼睛裡有血絲,“同樣的工藝,同樣的參數,今天怎麼就……”
“昨天那片氮化銅箔還在嗎?”陸晨問。
“在。”林海從樣品盒裡取出來,“昨晚測完導熱係數就收起來了。”
陸晨拿起那片樣品。暗紫色,表麵均勻,看不出問題。
“測過成分變化嗎?”
“測了,氮含量百分之五點三,表麵形成了氮化銅相。”張明遠調出數據,“理論上講,氮化銅的熔點應該比純銅高,至少在一千度以上。”
“那為什麼會熔在八百五十度?”陸晨盯著數據,“除非……氮化層不均勻,局部還是純銅。”
“可能性很大。”張明遠歎氣,“但昨天的樣品明明成功了。”
陸晨沉默了幾秒。“昨天那片樣品,生長石墨烯之前,測過氮化層厚度分布嗎?”
張明遠和林海對視一眼,都搖頭。
“沒有,我們隻測了表麵平均成分。”
“問題可能就在這兒。”陸晨走到白板前,“氮化處理是表麵反應,厚度均勻性很難控製。昨天那片可能剛好均勻,今天這片可能局部厚度不夠。在石墨烯生長的高溫下,薄弱點先熔化,然後整個銅箔垮掉。”
“那怎麼辦?”林海問,“總不能每次都先做破壞性檢測吧?銅箔挺貴的。”
“換材料。”陸晨說,“不用銅箔了,用鎳箔。”
“鎳?”張明遠皺眉,“鎳上長石墨烯的質量不如銅,而且轉移更困難。”
“但鎳的熔點一千四百五十三度,容錯空間大。”陸晨在白板上寫下數字,“就算氮化不均勻,鎳箔本身也撐得住生長溫度。”
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“可是石墨烯轉移……”
“先不管轉移。”陸晨說,“鄭研究員要的是導熱材料,不是獨立石墨烯薄膜。我們可以試試直接在鎳箔上長石墨烯,然後用它做複合材料的基底。”
張明遠思考著這個思路的可行性。“石墨烯長在鎳上,再和什麼複合?金屬?陶瓷?”
“先試鋁。”陸晨說,“鋁熔點低,但導熱好。我們可以用熱壓法把石墨烯\/鎳箔和鋁箔壓在一起,形成三明治結構。”
“鋁和鎳的熱膨脹係數差很多,高溫下會分層。”
“那就控製壓合溫度,或者加中間層。”陸晨翻出筆記本,“我記得有種鋁矽合金,熱膨脹係數可調。”
實驗方案重新調整。但新的問題馬上出現:實驗室沒有現成的鎳箔,需要訂購。至少三天。
上午九點,沈南星帶著一個消息走進實驗室:“鄭研究員那邊來電話了,問我們項目進度。我按你說的,彙報了初步進展和遇到的困難。他聽了之後,說可以幫忙協調一點軍用級別的材料。”
“什麼材料?”
“沒說具體,但給了個聯係方式,讓我們自己聯係。”沈南星遞過一張紙條,“北方材料研究所,找王工。”
陸晨撥通電話。接電話的是個女聲,乾脆利落:“王工不在,我是他助手。你們需要什麼?”
“高純度鎳箔,厚度零點零五毫米,表麵需要一定的粗糙度用於生長石墨烯。”
“要多大量?”
“先來十平方米。”
“軍用級鎳箔有庫存,但需要審批。把你們的項目編號和需求說明發過來,我走流程。”
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