第172章 不是物理實驗簡單,只是因為有徐瑞在
胡偉的反應速度也很快,馬上便想清楚了徐瑞這樣做的目的。
「這些我都能夠想明白,可是徐瑞,一開始你是怎麼想到,在改變實驗條件之後,是可能會出現新的實驗現象的呢?」
直到現在,雷晨依然有些想不通,為什麼徐瑞之前就可以想到使用—10C進行沉積的方式。
到了這個時候,徐瑞覺得自己也確實有必要解釋一下了。
「常規情況下,在低溫進行沉積的話,鉛原子的表面擴散的確會幾乎為零。
「但我們在沉積之前,先使用氬離子槍對BiS3進行輕度輻照的話,就可以讓鉛原子沿著台階邊緣進行一維擴散,自發排列成有序的單純了。」
「這一點確實沒錯,可是就算鉛原子可以生長出來,怎麼證明它們是拓撲節線超導呢?」
雷晨之所以有這樣的疑問,是因為如果只是依靠$TM去觀察形貌的話,也只能看到表面的原子而已,並無法看到動量空間的拓撲。
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「我們之後再做准粒子干涉成像和點接觸譜實驗就可以了,特別是要測量一下安德列夫反射的各向異性。」
「原來是這樣,那我們趕緊準備接下來的實驗吧。」
在徐瑞的帶領之下,大家對樣品架重新進行了改造,並重寫了溫控與快門同步程序。
做好了這些準備工作之後,他們開始了新一次的鉛原子生長實驗。
這一次,徐瑞沒有急著去觀察STM圖像,而是先看起了RHEED屏幕。
一開始的時候,屏幕上的衍射斑點還是比較模糊的。
但隨著鉛原子逐漸沉積,這些斑點逐漸銳化了起來,並出現了新的衍射斑點。
「這些斑點————好像不是來自於Bi₂S—₃的,也不是來自於多晶鉛的————」
經驗豐富的雷晨,很快意識到了這些斑點的特殊所在。
「沒錯,雷師兄,我覺得這應該是1×1的重構斑點。」
徐瑞按照自己的猜測解釋了起來,王峻聞言也是顯得有些驚訝。
「這麼說,鉛原子已經在Bi₂Se₃表面形成有序的、晶格匹配的單層薄膜了?」
「現在看來的確是這樣,等之後我們再看一下STM圖像,就可以得到進一步的結論了。」
隨著實驗的不斷進行,STM圖像也逐漸變得清晰了起來。
只見上面的鉛原子整齊的排列著,幾乎每一個鉛原子都位於下層硒原子的正上方,形成了清晰的六角晶格。
而根據實時的測量結果,薄膜的表面粗糙度RMS僅僅只有0.02納米而已。
「我的天啊——這已經達到原子級的平整度了!」
雷晨表現得非常驚訝,因為這樣的實驗現象,已經可以用「完美」去形容了。
而與此同時,HEED的振盪也平穩了下來,沒有再出現什麼異常的現象。
就這樣,鉛原子一點一點的在BiS3表面生長成了一層鉛薄膜,而且所有鉛原子都排列得非常整齊。
根據儀器測試的結果,鉛原子對BizS3的覆蓋率達到了99.8%之高,這樣的覆蓋率基本達到了徐瑞最初設定的目標了。
看到這樣的結果,徐瑞臉上的表情終於變得舒展了一些,知道他們已經成功突破了第一道難關。
實驗室的其他人臉上也都露出了笑容,體驗到了研究突破所帶來的喜悅。
「凝聚態物理實驗,好像比我想像中的要容易一些啊。」
沈紫瑤不由得感嘆了起來,其實之前她已經做好了實驗一直失敗的心理準備。
不過從實際的實驗進程看來,似乎這比數學研究還要更加容易一些。
聽沈紫瑤這麼說,雷晨和王峻卻都顯得有些哭笑不得。
他們都做過凝聚態物理實驗,雖然實驗難度沒有徐瑞的課題大,但經歷的失敗次數可都要遠比徐瑞多出許多。
「不是凝聚態物理實驗簡單,只是徐瑞的存在會讓研究看起來顯得得有些簡單而已。
「」
「是啊,如果沒有這些出色的理論,不知道要經歷多少次失敗,才能換取一次的實驗成功啊。」
想起之前自己跟徐瑞合作時的經歷,沈紫瑤也明白,這其中的關鍵還是在於徐瑞。
徐瑞倒是沒有沉浸在這一次的實驗成功之中,知道後面還有很多的難關等著他們呢。
「這次我們實驗的核心,還是樣品的超導性質。接下來,我們需要準備一下對超導性質的測量了。」
這項實驗看上去並不算非常複雜,但實際上,這才是他們面臨的真正考驗。
「沒錯,接下來的實驗並不好做。鉛的體材料超導轉變溫度是7.2K,但我們這次所做的是單層的鉛薄膜,超導轉變溫度很可能會更低一些。」
「嗯,如果我估計得沒錯的話,我們樣品的超導轉變溫度可能在1K以下,常規的降溫方式已經無法達到我們的要求了。」
這樣的情況,他們也只能使用稀釋制冷機去製冷,操作上還是比較麻煩的。
由於今天的時間已經比較晚了,徐瑞便讓大家先回去,明天一早再繼續開始實驗。
第二天一早七點多,六人都陸續來到了實驗室,徐瑞見大家已經到齊,便提前開始了實驗。
將樣品轉入準備好的稀釋制冷機,他們開始了降溫的操作。
這項操作果然並不容易,反覆嘗試了一上午,他們才成功的將樣品溫度降低到0.3K左右。
這個溫度僅僅比絕對零度高出了一點點而已,在這個溫度之下,熱噪聲幾乎完全消失了,主導物理規則的是各種量子效應。
徐瑞知道想要將溫度降得更低是不太容易的,見溫度已經穩定下來之後,便準備進行實驗測試。
「雷師兄,你來操作STM掃描吧。」
這次徐瑞並沒有親自上手,他需要把注意力更多的集中在實驗現象觀測上面,便把這項工作交給了實驗經驗相對豐富的雷晨。
雷晨做起實驗也是毫不含糊,操縱著壓電陶瓷杆,將鎢針尖一點一點逼近到距離鉛薄膜表面僅有0.5納米的位置上。
完成了表面形態的掃描,雷晨將結果向徐瑞告知了過去。