第428章從鍺到矽的跨越
第428章從鍺到矽的跨越(第2/6頁)
畫了幾條表示熱能輻射的波浪線。
“但是，當環境溫度升高到七八十度時，熱能提供的能量就足以讓鍺原子本身的大量價電子直接跨越那窄窄的禁帶，躍遷到導帶中。”
“這些因為高溫產生的電子被稱為本征載流子。它們會像決堤的洪水一樣，瞬間淹冇我們人為控製的晶體管通道。此時，單向導電性徹底崩潰，晶體管不再是一個可以控製的開關或放大器，而變成了一塊毫無阻力的純導體。電流失去控製，最終導致元件因過熱而燒毀。”
“隻要我們還在使用鍺，我們的雷達就不能裝進超音速飛機，我們的導彈在重返大氣層時就會變成瞎子。甚至我們的昆侖二號超算，在冬天也必須開著大功率的製冷空調來防止它自己燒掉。”
趙廣陵放下粉筆，轉身看向在場的材料學家和化學家們。
“我們必須尋找一種禁帶寬度更大、能夠在高溫下死死鎖住本征載流子的新材料。”
趙廣陵的目光落在了一張元素周期表上，指尖指向了鍺元素正上方的位置。
“第十四號元素。矽。”
“矽的禁帶寬度是一點一二電子伏特，幾乎是鍺的兩倍。數學模型顯示，矽晶體管能夠承受兩百攝氏度以上的高溫而不發生熱失控。它在地球地殼中的豐度排名第二，僅次於氧。可以說，我們腳下的沙子和石頭裡，到處都是矽。”
“但大自然是公平的。矽雖然多，但它比鍺更難駕馭。”
趙廣陵列出了轉向矽基材料麵臨的三道鴻溝。
“第一，熔點高。鍺在九百三十八度就會融化，而矽的熔點高達一千四百一十四度。在這個溫度下，矽熔體具有極強的化學活性，它會像強酸一樣溶解掉絕大多數已知的耐火材料坩堝，從而引入致命的雜質。”
“第二，提純難。我們用區域熔煉法把鍺提純到了百億分之一。但矽的表麵張力和液態密度特性，導致區域熔煉在矽身上效果極差，熔區容易斷裂崩塌。我們必須尋找新的單晶生長方法。”
“第三，加工難。矽的硬度遠高於鍺，且極度脆硬，金剛石切割時容易產生微觀裂紋。而它表麵在空氣中極易形成一層致密的二氧化矽絕緣層，這會阻礙後續的雜質摻雜擴散。”
從鍺到矽的跨越，不是簡單的材料替換，而是一場要求大西北整個冶金、化工和精密機械體係進行全麵升維的工業長征。
任務下達，大西北的微觀機器開始全速運轉。
第一關：尋找能夠裝下液態矽的容器。
高純度矽的熔煉不能使用金屬坩堝，那會直接將鐵、鎳等金屬原子汙染進去。普通的氧化鋁陶瓷在高溫矽液麵前也會發生反應。
西京特種玻璃廠和矽酸鹽研究所接到了死命令：製造高純度石英坩堝。
原料不
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