凌晨三点的真空报警
上周三熬到三点，本想收完最后一组GaAs外延片就走。结果真空计突然跳了。
慌了。
本来外延腔的本底真空已经稳了快两周，那天的束流快门刚打开没多久，真空度直接掉了一大截，连衬底加热的红外测温都飘了两度。
当时差点把手里的镊子甩出去——之前花了三天烘衬底，就等着这组长周期的AlGaAs势垒层，结果全废。
后来拆了腔才发现，是最边上的铍源的密封O圈，因为之前连续跑了72小时的p型掺杂，温度太高，O圈微变形，漏了极少量的空气进去。
说起来好笑，之前一直以为MBE的漏率是个死指标，只要不超手册规定的阈值就没事，结果那天的漏率刚好卡在临界值，刚好在束流打开的时候，热辐射把漏进去的少量水汽电离，直接把刚长出来的前几个原子层全氧化了。
别信教科书里的“原子级平整”
很多人讲分子束外延，总说什么“在超高真空下，把原子像撒芝麻一样一层一层铺在衬底上，长出来的膜原子级平整”。
扯淡。
哪有那么容易。
你要是真把AFM扫出来的表面形貌图调出来看，哪怕是工艺最成熟的GaAs衬底上的GaAs同质外延，只要生长速率稍微快一点，或者衬底的脱氧步骤没做好，表面的台阶流生长直接变成岛状生长，粗糙度直接飘上去，根本不是什么完美的原子级平整。
我们现在做的太赫兹器件用的量子阱结构，要求每一层的厚度误差控制在极小的范围内，说白了就是你哪怕在束流校准的时候偏了一点点，长上百层之后，整个势垒的高度就会偏出设计值，器件的响应波长直接飘出窗口。
那些写在手册里不会告诉你的边界
后来我们给每个源的密封法兰都加了独立的水冷夹套，之前为了省空间，只给衬底加热台加了水冷，源区的温度全靠辐射散热，夏天实验室空调开22度，源法兰的温度还是能到60多度，O圈撑不住。
改完之后跑了三个月，再也没出过类似的报警。不过话说回来，这个改动也有代价——水冷夹套占了腔壁上两个本来要装新源的法兰位，现在要加个锑掺杂源都没地方放，得拆现有设备。
很多新手刚上手MBE，总觉得只要把衬底温度、束流通量、生长速率照着手册抄就行，根本不知道每个工艺窗口的边界都是踩坑踩出来的。
我们之前做InP衬底上的InGaAs外延，手册里说衬底加热到指定温度脱附表面氧化层，结果我们第一次做的时候，刚好赶上实验室的电网波动，衬底实际温度飘了20度，直接把InP衬底表面的磷原子全脱附了，长出来的膜全是多晶。
当时整个人都傻了，那片2英寸的InP衬底，一片就快两千块，就因为20度的温差，全废。
后来我们在衬底加热台旁边加了个独立的热电偶，直接贴在衬底的背面测温度，不再靠红外测温的间接读数，现在哪怕电网飘个几十伏，温度误差也能控制在极小的范围内，这也是我们自己摸出来的直接测温方案，比手册里的红外测温靠谱太多。
不过现在还有个问题没解决——冬天实验室开暖气，腔壁的温度比夏天高3度，对应的本底真空度会飘一点，虽然不影响生长，但是每次换源之后的烘腔时间，得比夏天多花12个小时，这个问题我们到现在都没找到好的解决办法，总不能在腔外面裹层恒温层吧？成本太高，而且会影响源的束流校准。
前几天带的刚进实验室的硕士生问我，MBE是不是现在最先进的薄膜生长技术。我没直接回答，给他看了上次那片废片的AFM图，还有真空报警的曲线。
哪有什么最先进的工艺。
不过是把每一个可能漏的缝都堵上，把每一个可能飘的参数都盯紧，攒出来的一点能用的结果而已。
