第428章從鍺到矽的跨越
第428章從鍺到矽的跨越(第3/6頁)
是普通的石英砂，而是從特定礦區開采的水晶原礦。
工人們在全封閉的防塵車間內，將水晶塊進行反複的酸洗、水洗去離子化，去除表麵的堿金屬離子。隨後破碎成微米級的粉末。
在電弧熔煉爐中，利用碳電極產生的數千度高溫電弧，在真空環境下將石英粉末融化。此時，石英呈現出極其粘稠的玻璃態。利用旋轉的石墨模具，在離心力的作用下，將液態石英甩向模具內壁，成型為碗狀的坩堝。
但這種坩堝內部含有大量微小的氣泡。在拉製單晶時，氣泡破裂會擾亂矽液的流場。工程師們采用了真空脫氣技術。在坩堝成型的高溫階段，強行抽出內部氣體，使其變成透明、無氣泡的透明石英玻璃坩堝。其內部雜質濃度被嚴格控製在百萬分之幾級彆。
即使是高純度石英，在接觸到一千四某度的高溫矽液時，依然會發生微弱的反應，導致少量的氧原子進入矽液中。但這是在當時的材料科學下，唯一能夠勉強維持平衡的妥協方案。
既然水平方向的區域熔煉法對矽失效，物理學家們將目光轉向了垂直方向的直拉法。
一九四八年十一月。西京第九特種半導體製造廠，直拉單晶車間。
車間內被一種類似於潛水艇內部的壓抑感所籠罩。
中央矗立著一臺高達三米的單晶爐。它由厚重的水冷不鏽鋼外殼封閉，內部是一個充滿高純度氬氣的真空腔體。
腔體底部，放置著那個新造出來的透明石英坩堝。坩堝外側環繞著石墨加熱器。
操作員李剛穿著隔熱服，戴著深色濾光眼鏡，透過爐壁上的石英觀察窗，盯著內部的反應。
“石墨加熱器功率提升至五十千瓦。坩堝內高純度多晶矽塊開始熔化。”李剛對著通訊器彙報。
透過觀察窗，可以看到石英坩堝內的矽塊在高溫下逐漸坍塌，最終化為一汪閃爍著刺眼白光的液態矽熔池。溫度穩定在一千四百五十度左右。
“降下籽晶杆。”
在單晶爐的頂部，一根通過精密伺服電機控製的金屬拉杆緩緩下降。拉杆的末端，夾著一小塊具有完美晶格取向的單晶矽籽晶。
（本章未完，請點擊下一頁繼續閱讀）第428章從鍺到矽的跨越(第2/2頁)
這是生長的種子。
當籽晶的尖端剛剛接觸到液態矽熔池的表麵時。
相變在液固交界麵瞬間發生。
在熱力學平衡中，液態矽原子接觸到溫度稍低的籽晶，失去了熱運動的動能。它們冇有雜亂無章地凝固，而是像士兵列隊一樣，嚴格按照籽晶原有的晶格排列方式，一層一層地在籽晶下方堆積、結晶。
“接觸良好。形成半月形彎月麵。開始提拉。”
李剛操作著控製臺上的旋鈕。
籽晶杆開始以每分鐘幾毫
（本章未完，請點擊下一頁繼續閱讀）