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第117章 中國第一根合格矽單晶

  「溫度怎樣?」陳序年壓低聲音問。

  「一直穩的,沒動過。」

  方培生把記錄本翻過來給他看了一眼,上面的數字一排的,每隔十分鐘記一次,全在範圍內。

  「你去睡吧,這邊我盯著。」

  「睡不著。」陳序年說。

  方培生也沒再勸,往旁邊挪了挪,讓出半個凳子的位置,兩個人就這麼一聲不吭的守著儀錶盤,聽爐子裡嗡嗡的低響。

  凌晨四點整,提拉結束。

  方培生站起來,從操作台下面拿出厚手套戴上,開啟爐腔頂端的提拉元件,把夾具上的晶體緩緩的從爐膛里往外提。

  動作很慢,一點一點的。

  一根直徑三十毫米、長度一百二十毫米的矽單晶棒,通體泛著均勻的金屬光澤,表面光滑,對著燈光看,沒有任何可見的裂紋和分層。

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  實驗室里沒有人說話。

  老張被爐子開爐的動靜驚醒了,從旁邊的摺疊床上爬起來,趿拉著鞋走過來,他眼睛在那根晶棒上盯住了,手伸出去想摸一下,又縮回來,嘴巴張了張,愣是沒說出話,就那麼站著。

  方培生把晶棒放在鋪了絨布的托盤上,從抽屜里取出金剛石線切割工具,沿著預先劃好的位置切了一片薄片下來,夾好,送到顯微鏡下。

  一分鐘,誰都沒出聲。

  方培生趴在目鏡上看了很久,然後抬起頭,他聲音很平,語氣跟平時匯報資料差不多。

  「位錯密度降了兩個數量級,達到器件製造要求了。」

  老張一下子拍了下大腿。

  「成了?」

  「成了。」方培生說。

  陳序年靠在操作台邊上,深吸了一口氣,閉了一下眼睛,心裡那股繃了好幾天的勁兒總算卸了。

  中國第一根合格的矽單晶,就在這個凌晨四點,在這間燈光昏黃的實驗室里,拉出來了。

  方培生把顯微鏡切片取下來,貼上標籤,寫:第三次,矽單晶,合格。他把切片收進檔案盒,然後在記錄本上寫完最後一行資料,合上本子,把筆擱在桌上。

  「先睡一覺。」他說,「下午開始全項切片檢驗。」

  老張問:「下午幾點過來?」

  「兩點。」方培生說,「都去睡,別耽誤下午的活。」

  陳序年出了實驗室,走廊里已經能看到一點天光了。

  他推開樓道盡頭的窗戶,外面的院子還黑著,東邊天際線有一條灰白色的亮。

  他在窗邊站了一會兒,吹了涼風,然後下樓回宿舍睡了。

  當天下午,全項切片檢驗完成,六片薄片的結果,電阻率、腐蝕坑密度、X射線衍射,每一項都合格。

  方培生把六份資料單子訂在一起,交給陳序年簽字的時候說了句。

  「運氣不錯,六片全過。」

  正好在這天,甘肅發來了一封電報,是劉大壯拍的,說第一批四十八台離心機完成組裝,單機測試啟動,五萬轉下穩定執行,基座螺栓孔位誤差全部在零點零三毫米以內,末尾一行是劉大壯的手書:精度全部達標,安心。

  陳序年把這封電報和矽單晶的檢驗報告疊在一起,上樓去找錢忠國。

  錢忠國辦公室的門虛掩著。

  陳序年敲了兩下,聽見一聲進來,推門進去。

  錢忠國站在窗邊,手裡捏著一支鉛筆,桌上鋪著一張草稿紙,上面密麻都是推導過程。

  他抬頭看見陳序年,把鉛筆擱在紙上。

  「有事?」

  陳序年沒有多鋪墊,直接把兩份東西並排放在桌上。

  「兩件事,都是今天出來的。」

  錢忠國把兩份東西拿起來看,先看矽單晶的檢驗報告,一頁一頁的翻,然後看電報,看完了,把它們放到桌角,拿起鉛筆,在草稿紙上某處點了一下,沒有寫字,就那麼點了一下。

  「控制板什麼時候能出?」他問。

  「三個月內。」陳序年說,「方培生先把矽管良率推上來,器件數量到位了就啟動控制板設計。」

  錢忠國點了兩下頭,目光又落回那兩份東西上,沉默了一會兒,說了句。

  「這東西以後不光是離心機用得上。」

  陳序年聽進去了,他知道錢老說的是什麼意思,但這會兒不是展開討論的時候,只說了聲我知道,轉身出了辦公室。

  走廊里,他在窗邊站了一下。

  天已經暗了大半了。

  甘肅那邊機器轉起來了,矽單晶也拉出來了,中間最關鍵的電子控制,必須跟上。

  錢忠國那句話他聽的明白,但現在不是想遠的時候,眼前第一步是把矽單晶變成合格的矽電晶體。

  單晶只是原材料,離器件還差的遠。

  他在心裡過了一遍接下來的流程:切片、研磨、氧化、光刻、擴散、封裝。

  每一步都有嚴格的引數要求,其中氧化和擴散是最核心的工序。

  要在矽片表面長出一層均勻緻密的二氧化矽薄膜做掩模,然後透過掩模上的視窗精確摻雜,形成PN接面,這層膜但凡有一絲瑕疵,摻雜就會滲透不均勻,器件直接就廢了。

  鍺管做了大半年,氧化擴散這一塊方培生有經驗,但矽和鍺不一樣,矽的氧化溫度更高,對氣氛純度的要求也更苛刻。

  方培生自己說過矽的氧化擴散比鍺難十倍,那不是謙虛,是實話。

  他在窗邊站了半分鐘,把思路理了一遍,然後下樓回宿舍。

  ……

  接下來兩周,方培生把矽單晶切成薄片,研磨拋光,開始試驗氧化工序。

  第一批,失敗。

  第二批,失敗。

  第三批,還是失敗。

  陳序年第三次去實驗室看結果的時候,方培生把三批廢片攤在操作台上,一言不發。

  老張和小李站在旁邊,誰也沒說話。

  屋裡悶的很,連續加班十幾天,窗戶都沒怎麼開過。

  陳序年蹲下來,把三批實驗記錄從頭翻到尾,氧化工序的引數一批比一批調整的更細緻,溫度從一千百度微調到一千零八十度,時間從九十分鐘延長到一百二十分鐘,氣體流量也在變。

  但結果都一樣:氧化層上布滿針孔,肉眼看不見,顯微鏡下清楚楚,摻雜物順著針孔往下滲,器件特性散射的沒有規律。

  他翻回去看氧化氣氛那幾欄,三批用的氧氣來源相同,流量略有差異,溫度也不同,但三批的結果幾乎一模一樣,都是針孔。