《军阀李枭从1916开始》 第428章 从锗到硅的跨越
管通道。此时，单向导电性彻底崩溃，晶体管不再是一个可以控制的开关或放大器，而变成了一块毫无阻力的纯导体。电流失去控制，最终导致元件因过热而烧毁。”
“只要我们还在使用锗，我们的雷达就不能装进超音速飞机，我们的导弹在重返大气层时就会变成瞎子。甚至我们的昆仑二号超算，在冬天也必须开着大功率的制冷空调来防止它自己烧掉。”
赵广陵放下粉笔，转身看向在场的材料学家和化学家们。
“我们必须寻找一种禁带宽度更大、能够在高温下死死锁住本征载流子的新材料。”
赵广陵的目光落在了一张元素周期表上，指尖指向了锗元素正上方的位置。
“第十四号元素。硅。”
“硅的禁带宽度是一点一二电子伏特，几乎是锗的两倍。数学模型显示，硅晶体管能够承受两百摄氏度以上的高温而不发生热失控。它在地球地壳中的丰度排名第二，仅次于氧。可以说，我们脚下的沙子和石头里，到处都是硅。”
“但大自然是公平的。硅虽然多，但它比锗更难驾驭。”
赵广陵列出了转向硅基材料面临的三道鸿沟。
“第一，熔点高。锗在九百三十八度就会融化，而硅的熔点高达一千四百一十四度。在这个温度下，硅熔体具有极强的化学活性，它会像强酸一样溶解掉绝大多数已知的耐火材料坩埚，从而引入致命的杂质。”
“第二，提纯难。我们用区域熔炼法把锗提纯到了百亿分之一。但硅的表面张力和液态密度特性，导致区域熔炼在硅身上效果极差，熔区容易断裂崩塌。我们必须寻找新的单晶生长方法。”
“第三，加工难。硅的硬度远高于锗，且极度脆硬，金刚石切割时容易产生微观裂纹。而它表面在空气中极易形成一层致密的二氧化硅绝缘层，这会阻碍后续的杂质掺杂扩散。”
从锗到硅的跨越，不是简单的材料替换，而是一场要求大西北整个冶金、化工和精密机械体系进行全面升维的工业长征。
任务下达，大西北的微观机器开始全速运转。
第一关：寻找能够装下液态硅的容器。
高纯度硅的熔炼不能使用金属坩埚，那会直接将铁、镍等金属原子污染进去。普通的氧化铝陶瓷在高温硅液面前也会发生反应。
西京特种玻璃厂和硅酸盐研究所接到了死命令：制造高纯度石英坩埚。
原料不是普通的石英砂，而是从特定矿区开采的水晶原矿。
工人们在全封闭的防尘车间内，将水晶块进行反复的酸洗、水洗去离子化，去除表面的碱金属离子。随后破碎成微米级的粉末。
在电弧熔炼炉中，利用碳电极产生的数千度高温电弧，在真空环境下将石英粉末融化。 此时，石英呈现出极其粘稠的玻璃态。利用旋转的石墨模具，在离心力的作用下，将液态石英甩向模具内壁，成型为碗状的坩埚。
但这种坩埚内部含有大量微小的气泡。在拉制单晶时，气泡破裂会扰乱硅液的流场。 工程师们采用了真空脱气技术。在坩埚成型的高温阶段，强行抽出内部气体，使其变成透明、无气泡的透明石英玻璃坩埚。 其内部杂质浓度被严格控制在百万分之几级别。
即使是高纯度石英，在接触到一千四百度的高温硅液时，依然会发生微弱的反应，导致少量的氧原子进入硅液中
“只要我们还在使用锗，我们的雷达就不能装进超音速飞机，我们的导弹在重返大气层时就会变成瞎子。甚至我们的昆仑二号超算，在冬天也必须开着大功率的制冷空调来防止它自己烧掉。”
赵广陵放下粉笔，转身看向在场的材料学家和化学家们。
“我们必须寻找一种禁带宽度更大、能够在高温下死死锁住本征载流子的新材料。”
赵广陵的目光落在了一张元素周期表上，指尖指向了锗元素正上方的位置。
“第十四号元素。硅。”
“硅的禁带宽度是一点一二电子伏特，几乎是锗的两倍。数学模型显示，硅晶体管能够承受两百摄氏度以上的高温而不发生热失控。它在地球地壳中的丰度排名第二，仅次于氧。可以说，我们脚下的沙子和石头里，到处都是硅。”
“但大自然是公平的。硅虽然多，但它比锗更难驾驭。”
赵广陵列出了转向硅基材料面临的三道鸿沟。
“第一，熔点高。锗在九百三十八度就会融化，而硅的熔点高达一千四百一十四度。在这个温度下，硅熔体具有极强的化学活性，它会像强酸一样溶解掉绝大多数已知的耐火材料坩埚，从而引入致命的杂质。”
“第二，提纯难。我们用区域熔炼法把锗提纯到了百亿分之一。但硅的表面张力和液态密度特性，导致区域熔炼在硅身上效果极差，熔区容易断裂崩塌。我们必须寻找新的单晶生长方法。”
“第三，加工难。硅的硬度远高于锗，且极度脆硬，金刚石切割时容易产生微观裂纹。而它表面在空气中极易形成一层致密的二氧化硅绝缘层，这会阻碍后续的杂质掺杂扩散。”
从锗到硅的跨越，不是简单的材料替换，而是一场要求大西北整个冶金、化工和精密机械体系进行全面升维的工业长征。
任务下达，大西北的微观机器开始全速运转。
第一关：寻找能够装下液态硅的容器。
高纯度硅的熔炼不能使用金属坩埚，那会直接将铁、镍等金属原子污染进去。普通的氧化铝陶瓷在高温硅液面前也会发生反应。
西京特种玻璃厂和硅酸盐研究所接到了死命令：制造高纯度石英坩埚。
原料不是普通的石英砂，而是从特定矿区开采的水晶原矿。
工人们在全封闭的防尘车间内，将水晶块进行反复的酸洗、水洗去离子化，去除表面的碱金属离子。随后破碎成微米级的粉末。
在电弧熔炼炉中，利用碳电极产生的数千度高温电弧，在真空环境下将石英粉末融化。 此时，石英呈现出极其粘稠的玻璃态。利用旋转的石墨模具，在离心力的作用下，将液态石英甩向模具内壁，成型为碗状的坩埚。
但这种坩埚内部含有大量微小的气泡。在拉制单晶时，气泡破裂会扰乱硅液的流场。 工程师们采用了真空脱气技术。在坩埚成型的高温阶段，强行抽出内部气体，使其变成透明、无气泡的透明石英玻璃坩埚。 其内部杂质浓度被严格控制在百万分之几级别。
即使是高纯度石英，在接触到一千四百度的高温硅液时，依然会发生微弱的反应，导致少量的氧原子进入硅液中
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