如何優雅的用MBE生長薄膜？

01-08

感覺好像民工耶。

喬布斯們發布iphone的時候，應該蠻優雅的吧。時尚或休閑的打扮，出色的口才，輕輕把iphone托在手裡，配合著豐富的聲光效果，高貴冷艷地向大家展示著自己卓越的產品，先進的理念。嘖嘖，太優雅。

有幸聆聽過薛其坤老師做的關於單層FeSe（MBE製備的）高溫超導的大會報告。薛老師在講台上來回踱著步，用遙控激光筆一頁一頁地放著幻燈，帶著肢體語言向聽眾展示各種電鏡的圖樣。「我們製備的單層FeSe，可以說是沒有缺陷的，化學配比是嚴格的一比一！有了這樣高質量的樣品，我們才能觀測到……「

整場報告，我覺得台上這個小個子的山東男人從頭到腳都優雅，即使他那一口帶有山東口音的普通話（有時還會夾著幾句帶有山東口音的英語），也讓人覺得是如此的美妙啊。

所以只要你能用MBE把樣品做得像薛老師他們這樣好（比他們差一點也沒關係），你想不優雅都困難。

知乎首答！掉到了MBE這個坑，如果目標是做一流的研究工作，搞的課題還不是那種特別冷門沒什麼人關注的領域，就很難幹活不像民工。不過想要輕鬆一點，辦法還是有的。

MBE這種技術手段的特點決定了它不可能很容易地就能長出高質量的薄膜：各種不同品牌或自建的儀器，襯底形狀、加熱方式、襯底和蒸發源溫度校準方式、控制方式等等都不一樣，就算是兩台同一型號的商用MBE，蒸發源上熱電偶位置稍微有點偏移，都會造成生長條件的不同。另外還有很多別人在文章里不會寫的細節：幾個蒸發源，生長完成的時候先降溫哪個，後降哪個？襯底在什麼時機降溫？降溫速率是多少？蒸發源顯示達到生長溫度以後，其真實的束流有沒有穩定？如果不穩定，需要多長時間使其穩定？……一套在一台儀器上摸索出來的生長參數，幾乎是不可能照搬到另一台儀器上去的。就算是重複別人已經發表出來的工作，嘗試個十幾次幾十次都很正常。你可能幾下子就把正確的相長出來了，但要真正優化生長條件，一般都要努力幾個月的時間。

拿清華物理系陳曦老師的話說：MBE某種程度上是個art，是門手藝。 @達也下山提到了老薛，其實老薛也是多年沒自己上手長過樣品了，不過他以前在日本seven-eleven的經歷很多人都知道。還有個段子是早年老薛自己說的，當年他在日本工作白天實在困得不行的時候，就跑廁所去坐在馬桶上睡一會兒……當然不能要求人人都幹得這麼辛苦，但對於做MBE的人，面對巨大工作量的心理準備應該要有的。人前的優雅，來自於人後搬磚的辛苦。

（這麼一想如果把MBE生長比作搬磚砌牆的話還真是……）

如果想讓自己感覺不那麼民工一點，有這麼幾個建議：

（1）不要在搭建儀器上犯懶，能feedback的feedback，能自動化的自動化。最終你會發現這些事情磨刀不誤砍柴工，會幫你省下很多精力。

（2）選對體系！選對體系！選對體系！不是什麼東西都適合MBE生長。比如FeSe，層狀材料，Se蒸氣壓很高，Fe蒸氣壓很低，這就是個適合MBE的體系。實現量子反常霍爾效應的Cr[2(1-y)][Bi(x)Sb(1-x)](2y)Te(3)，看起來很複雜，但實際上也是個很適合MBE生長的體系。InGaAs之類的經典體系就不說了。LiFeAs甚至更複雜的Fe-As超導體系，有點麻煩，但也能做到高質量生長，方法其實和InGaAs差不多。然而結構和鐵基超導體很類似的重費米子超導體，像CeIn(3)，看起來化學式很簡單，但對MBE來說卻是個大坑，因為Ce和In的蒸發溫度都比較高，到襯底上一粘一個準，很難控制其組分，很容易出現相分離。選對體系可以讓你的工作事半功倍。不過如果你的老闆已經強迫你做某種坑爹的體系，就想辦法讓老闆對更適合MBE的體系感興趣……如果不行，就請節哀吧……

（3）可以多給自己充充電，多了解一些薄膜生長的機制方面的知識，這樣在分析實驗現象的過程中可以獲得更多樂趣。尤其是當實驗按照自己的預期發展的時候，那種「哼你們這幫原子不過也就是一幫聽話的小受」的感覺也是很有樂趣的~

最後祝題主早日優雅~

我們燒爐子的，幹活就不要想著優雅不優雅了。能把想長的東西規規矩矩長出來，不鬧什麼幺蛾子就燒高香吧。

為了提高實驗成功率，除了沐浴焚香清心寡欲，我選擇貼煉成陣：

隨lab note攜帶，自己做實驗之前貼上（大概刻上會更有效果，然而如果真的刻，我的戰鬥民族老闆大概會把我扔進爐子里給煉了）。心中默拜三下，願遠古鍊金術士之魂庇佑今日實驗順利，然後拍拍親愛的儀器：

「MBE醬，你他娘的今天也要元氣滿滿喲!」

With (??ω??)堅定的眼神!

在mbe一年內能勉強正常工作的幾個月，早起，沐浴更衣焚香，遙祝，然後開始掃各種參數，溫度，氣流，配比...總有一款適合你。

想睡好覺就沒時間長樣品，想長好樣品就沒得睡覺，睡不好覺就不能優雅，所以只有不睡覺不優雅地長好樣品測到數據發了paper做了報告才能優雅地睡一覺然後繼續長樣品嗯。

首先你得優雅地拜拜儀器。真空良好？傳樣順利？束流穩定？這些直接取決於你拜儀器時的虔誠度。

然後你再優雅的停掉分子泵，在這個漫長的當口，請你帶上深藍色手套和淺藍淺藍的口罩，粘一兩片襯底，烘烘烤烤，傳入loadlock，靜待抽氣。

又是2hs。在此期間，請優雅地推出晶振開始測束流。。。

答主正在晚高峰擠地鐵，再怎麼也優雅不起來了，棄題！

每次長樣品前對著儀器拜一拜並暗暗祈禱：上有老下有小，養家糊口的生計全靠你了。