第二次拉單晶,是在三天後。
這一次,籽晶角度調整好了,提拉速度也優化了。晶體慢慢長出來,表面光滑,沒有孿晶紋。
「成了!「曹文三激動地喊了一聲。
「別喊,「陸承宇低聲說,「還沒結束。「
晶體繼續生長,五厘米、八厘米、十厘米……
但到了十二厘米的時候,陸承宇的眉頭又皺了起來。
「不對,「他說,「晶體內部有缺陷。位錯,而且密度很高。你看,晶體表面有滑移線,那是位錯滑移的痕跡。「
卓邵文湊過去看,果然,晶體表面有一道道細微的斜線。
「溫度梯度太大,「陸承宇說,「晶體生長的時候,內部熱應力太大,導致位錯增殖。得降低溫度梯度。「
第二次,又失敗了。
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曹文三的眼圈都紅了:「陸工,是不是我們太笨了,做不出來?「
「不是,「陸承宇拍了拍他的肩膀,「是我參數沒調好。跟你們沒關係。「
那天晚上,陸承宇又在沙盤裡模擬了一夜。他調整了加熱功率,降低了溫度梯度,又優化了提拉速度和旋轉速度。模擬了幾十次,終於找到了一組完美的參數。
沙盤結束的時候,他的頭痛得更厲害了,眼前甚至閃過一道微光。他扶著桌子站了一會兒,才緩過來。
「最近是不是用得太頻繁了……「他喃喃地說。
但他沒有時間休息。伊萬諾夫的賭約,三年之期,已經過去了快兩個月。
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第三次拉單晶,是在一周後。
這一周里,陸承宇沒有急著試,而是把所有參數都重新核對了一遍。溫度、提拉速度、旋轉速度、氬氣流量、真空度……每一個參數都在沙盤裡模擬了上百次。
陳景潤也幫著檢查了真空系統,把所有的密封件都換了一遍,確保沒有漏氣。
試拉那天,實驗室里的人少了很多。李根生因為廠里有事沒來,兩個技術工人也被陸承宇打發去幹活了。只有陸承宇、卓邵文、曹文三,還有陳景潤。
「開始吧。「陸承宇說。
抽真空,通氬氣,升溫,下籽晶,提拉。
每一步,陸承宇都做得很慢,很仔細。
晶體慢慢長出來,表面光滑,沒有孿晶紋,也沒有滑移線。
五厘米、八厘米、十厘米、十五厘米……
晶體越長越長,表面始終光滑如鏡,在加熱爐的紅光下,泛著一種神秘的光澤。
「成了……「卓邵文的聲音都在發抖。
「別說話,「陸承宇低聲說,「還沒結束。「
晶體繼續生長,二十厘米、二十五厘米……
到了三十厘米,陸承宇停止了提拉。
「降溫。「
三個小時後,爐子降到了室溫。陸承宇打開爐門,小心翼翼地取出了那根矽單晶。
晶體長三十厘米,直徑一英寸,表面光滑,在燈光下泛著銀灰色的光澤。
「檢測一下。「陸承宇說。
卓邵文拿著檢測儀器,手都在抖。
「晶向<111>,偏差小於零點五度……「他的聲音越來越激動,「純度……六個九!位錯密度……每平方厘米小於一百個!「
他抬起頭,看著陸承宇,眼睛裡全是淚水。
「陸工,我們成功了!我們拉出了中國第一根矽單晶!「
曹文三直接跳了起來,大喊:「成功了!我們成功了!「
陳景潤站在旁邊,看著那根矽單晶,嘴唇動了動,沒說出話來。他搞了十幾年電子管,今天第一次看到矽單晶,心裡的震撼,不比任何人少。
陸承宇接過那根矽單晶,拿在手裡,沉甸甸的。他的手也在抖。
三次失敗,一周的調整,終於成功了。
就在這時,他的腦海里,沙盤突然發生了變化。
一道微光閃過,沙盤的界面上,多了一個新的功能——缺陷溯源。
【一階升級完成】
【新功能解鎖:缺陷溯源】
【功能說明:可快速定位材料和器件內部的缺陷位置和成因,排查效率提升五倍】
【副作用:高強度使用後頭痛失眠,連續使用超過三天需休息】
陸承宇愣了一下,然後笑了。
原來這一個月的頭痛,是升級的前兆。沙盤累計使用了上百次,終於在矽單晶成功的這一刻,一階升級了。
缺陷溯源,這個功能太及時了。以後排查電晶體的缺陷,效率能提高五倍。
「陸工,你笑什麼?「曹文三問。
「沒什麼,「陸承宇說,「我就是覺得,我們的努力,沒有白費。「
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消息很快傳開了。
中科院物理所的嚴教授,第二天就帶著兩個人來了。
嚴教授五十多歲,頭髮花白,是國內半導體理論的權威。之前陸承宇說想去工廠,嚴教授還反對過,說工廠搞不出半導體。
他站在實驗室里,看著那根矽單晶,看了很久。
「這……真是你們拉出來的?「他的聲音有點沙啞。
「是,「陸承宇說,「用我們自己做的單晶爐,自己提純的矽原料。「
嚴教授沒有立刻表態。他拿起矽單晶,仔細看了看,又拿出自己帶來的檢測儀器,親自測了一遍。
晶向、純度、位錯密度,一個參數一個參數地測,測了半個多小時。
然後,他抬起頭,看著陸承宇,問了幾個問題。
「提拉速度是多少?「
「每小時一點五毫米,前期細頸階段兩毫米,等徑階段一點五毫米。「
「溫度梯度呢?「
「固液界面附近每厘米十五度,軸向梯度控制在十度以內。「
「氬氣流量?「
「每分鐘兩百毫升,加了分子篩過濾。「
嚴教授問得很細,從籽晶選擇到坩堝材料,從真空度到冷卻速度,一共問了十幾個問題。陸承宇對答如流,每一個參數都能說出為什麼這麼選,調整過幾次,最終為什麼定這個值。
嚴教授聽完,沉默了很久。
然後,他轉過身,看著陸承宇,深深鞠了一躬。
「陸同志,「他說,「我之前小看你了。你說的對,半導體技術,不能只停留在實驗室里。你在工廠里,做出了我們研究所三年都沒做出來的東西。這些參數,不是靠運氣能調出來的,是真本事。我服了。「
陸承宇連忙扶住他:「嚴教授,您別這樣。沒有物理所的理論基礎,沒有您借的籽晶和矽原料,我們也做不出來。「
嚴教授搖搖頭:「不,這是你的功勞。「他頓了頓,又說,「物理所的幾個年輕人,想過來跟你學習工程化技術,你看……「
「當然可以,「陸承宇說,「歡迎。半導體產業,不是一個人、一個廠能搞起來的,需要大家一起努力。「
送走嚴教授,陸承宇站在實驗室里,看著那根矽單晶,心裡感慨萬千。
第一根矽單晶,成功了。但這只是開始。
他想起了伊萬諾夫的三年賭約。從立下賭約到現在,才過去不到半年。
而在他的記憶里,七十年後,一片指甲蓋大小的晶片上,會集成上百億個電晶體。每一個電晶體,都比今天這根矽單晶上的原子還要精密。
那是一個他可能看不到的未來,但他知道,路是從今天這一步開始的。第一步,矽單晶,已經邁出去了。還有外延、擴散、光刻、金屬化、封裝測試……每一步,都是一座山。
但他不怕。
接下來,還有外延、擴散、光刻、金屬化、封裝測試……每一步,都是難關。
但他不怕。他有沙盤,有剛解鎖的缺陷溯源,有一支願意跟著他幹的團隊。
他揉了揉太陽穴,拿起筆,在筆記本上寫下了一行字:
「下一步,外延。「