接下来几天,赵阳几乎是天天往薛其坤教授的实验室里跑。
对於超导材料,赵阳比薛其坤还要更加上心。
没办法,这可是直接关係到自己的系统,关係到学科等级的提升,不上心不行啊!
薛其坤站在赵阳旁边,手里拿著一份刚列印出来的掺杂参数表,眉头紧皱。
“这组数据你帮我看看,我这个方案把氧含量往下压了,但电阻曲线在八十五k附近还是有波动,你看这里。”
他把参数表递过来,手指在表格上某一行的数据上指了指。
“这个波动幅度不大,但每次都出现在同一个温度点。我换了三批样品,波动位置一模一样。”
赵阳接过表格,对著屏幕上同步拉出来的几组电阻温度曲线比对了一阵。他放大那个波动区域看了好一会儿,看了一会儿,赵阳沉吟了一下说道:“这里不是氧含量的问题,是退火时间不够。你之前的样品在这个温度段也出现过类似的波动,那次是延长退火时间解决的。这次掺杂浓度更高,退火时间应该相应拉长一些。你上次那批样品的退火时间是多久?”
“四个小时。之前所有批次都是按四个小时退火来的。”
“这批浓度比之前那批高了將近一成,退火时间至少得拉到六个小时。不然晶格內部的应力释放不完全,一到这个温度段就会抖。你让下面的人按新的参数再烧一炉试试。”
赵阳看著薛其坤教授说到。
薛其坤点了点头,转身朝旁边等在操作台边上的一个博士生交代了几句,让他把下一批预烧粉末的退火时间调整为六个小时,氧含量再压低一些。那个博士生在本子上飞快地记了几笔,然后匆匆往手套箱那边走去。
“赵教授,你最近往我这跑得比我还勤。我早上八点到的时候王海的车已经停在楼下了,晚上十一点走的时候你那间临时办公室的灯还亮著。学校里的事都安排好了?你那几个学生不会找你吗?”
薛其坤笑了笑,看著赵阳说到。
“学校里的事有学生自己盯著。王虹和菲尔斯最近在做华林问题,卡在一个围道收敛的问题上给我发了好几封邮件,我昨天半夜回了他们一封。剩下的日常工作何昌言在管。我现在主要精力放在这边。这个超导材料如果能稳定在液氮温区以上,物理学界要翻天的。你我都清楚这意味著什么。”
“上次我把你那套特殊键合框架套进超导材料的预烧环节之后,临界温度確实是往上走了。但越往上走越难,温度越高超导態越不稳定,这个规律你也清楚。”
薛其坤走到白板前,拿起记號笔画了一条简化的超导能隙示意线,在大概八十k的位置打了个圈。
“之前卡在八十多k的时候,怎么调整掺杂浓度都上不去。那段时间我几乎天天失眠,躺在床上脑子里全是电阻曲线。”
“那是因为掺杂浓度只能解决载流子浓度的问题,解决不了晶格结构本身对超导配对的限制,要想突破这个瓶颈,得从微观结构入手。”
赵阳把隨身带来的平板连上实验室的投影屏,调出小新和超越量子计算机这段时间同步执行的计算结果。屏幕上弹出一组三维势能曲面,几个原本在操作台边上忙碌的研究生看到这个画面纷纷停下手里的活围了过来。
赵阳从桌上拿起一支雷射笔,红色的光点在三维曲面上缓缓移动,最后停在某个鞍点附近。“根据目前的模型可以预设好更稳的预烧参数,超导相干態进入液氮温区以后没有出现之前常遇到的不稳特徵,调整的重点可能要往前推到铜氧链平面方向的上一个物理边界。这个边界之前的文献里很少有人碰,因为它太窄了,稍有偏差就会把整个晶格结构带偏。”
薛其坤盯著屏幕看了很久,他沉默了好一阵才开口:“你確定是这里?这一带我们之前跑过几组测试,数据一直不太好看。”
“之前不太好看是因为预烧温度偏高,把边界本身的优势给烧掉了。適当降低预烧温度,配合更长的退火时间,这条路径是能走通的,你先试著把预烧温度压到八百三十度以下,退火时间延长至六小时以上,按照我的计算数据,这样出来的晶粒分布应该会更均匀。”
薛其坤听完之后在白板上写了几行参数,每一个数字都反覆確认了两遍,然后撕下那页纸递给旁边的博士生。
“去把这组参数安排下去,粉末预烧温度按八百二十五度来,退火时间六个半小时,氧含量再往下压百分之零点三。样品出来之后直接上低温测试台。”
接下来几天赵阳把所有能挤出来的时间都泡在了清华这间实验室里。王虹又发了一封邮件,说她和菲尔斯用赵阳推荐的那个调和分析改良方案试了一下,围道收敛的问题有了进展,但新方案在五次冪以上会出问题,问赵阳有没有什么建议。
赵阳在凌晨两点多给才给他们回了消息,五次冪以上用何昌言之前整理的那个三角和引理试试,燕大那边日常事务他暂时全推给了何昌言。
李將军打了几个电话过来问涡扇十五后续材料测试的时间安排,赵阳说再等几天,最近几天很关键。
温度一点点往上摽。每提升一个k都需要反覆调整预烧温度、退火时间、氧含量和掺杂浓度这一大堆变量。有一次接连烧了三批样品,临界温度卡在八十几k附近之后就不再往上走了,不管怎么调参数都纹丝不动。薛其坤抱著胳膊在测试台前沉默了好一阵,测试室里的气氛压得几个学生都不敢大声说话。
“赵教授,是不是哪个步骤出了问题?会不会整个方向都走偏了?”薛其坤转头问赵阳。
赵阳盯著屏幕上那几组数据看了好一会儿,然后让操作员把这几批样品的xrd图谱全部调出来逐张排开。他指著不同批次氧化峰的相对偏移量和峰宽,对薛其坤说问题应该在退火阶段的氧流量控制上。管路里残存一小截空气,导致氧流量在退火中间出现波动,正好影响到了晶格边界那个关键区域的构型。
“把气路系统重新校准一遍,管路排空之后再走一轮纯氧吹扫,退火阶段每段时间的氧流量偏差控制在百分之零点一以內。”赵阳说。
操作员按赵阳说的把整个气路系统从头到尾清洗了一遍,管路连接口全部重新拧紧,纯氧吹扫做了两轮。下一批样品出炉之后直接送入低温测试台,负责盯著数据面板的研究生从探头降温开始就一动不动地守在屏幕前。