《军阀李枭从1916开始》 第428章 从锗到硅的跨越
。但这是在当时的材料科学下，唯一能够勉强维持平衡的妥协方案。
既然水平方向的区域熔炼法对硅失效，物理学家们将目光转向了垂直方向的直拉法。
一九四八年十一月。西京第九特种半导体制造厂，直拉单晶车间。
车间内被一种类似于潜水艇内部的压抑感所笼罩。
中央矗立着一台高达三米的单晶炉。它由厚重的水冷不锈钢外壳封闭，内部是一个充满高纯度氩气的真空腔体。
腔体底部，放置着那个新造出来的透明石英坩埚。坩埚外侧环绕着石墨加热器。
操作员李刚穿着隔热服，戴着深色滤光眼镜，透过炉壁上的石英观察窗，盯着内部的反应。
“石墨加热器功率提升至五十千瓦。坩埚内高纯度多晶硅块开始熔化。”李刚对着通讯器汇报。
透过观察窗，可以看到石英坩埚内的硅块在高温下逐渐坍塌，最终化为一汪闪烁着刺眼白光的液态硅熔池。温度稳定在一千四百五十度左右。
“降下籽晶杆。”
在单晶炉的顶部，一根通过精密伺服电机控制的金属拉杆缓缓下降。拉杆的末端，夹着一小块具有完美晶格取向的单晶硅籽晶。
这是生长的种子。
当籽晶的尖端刚刚接触到液态硅熔池的表面时。
相变在液固交界面瞬间发生。
在热力学平衡中，液态硅原子接触到温度稍低的籽晶，失去了热运动的动能。它们没有杂乱无章地凝固，而是像士兵列队一样，严格按照籽晶原有的晶格排列方式，一层一层地在籽晶下方堆积、结晶。
“接触良好。形成半月形弯月面。开始提拉。”
李刚操作着控制台上的旋钮。
籽晶杆开始以每分钟几毫米的极度缓慢速度向上提拉，同时以每分钟几十转的速度进行旋转。而在下方，装满硅液的石英坩埚则以相反的方向缓慢旋转。
随着籽晶的上升，硅液被拉出液面，在冷却区的氩气吹拂下凝固。一根圆柱形的硅棒，像变魔术一样，从液态熔池中缓缓“长”了出来。
这个过程对温度梯度的控制要求苛刻到了变态的程度。
如果加热功率稍高一千瓦，刚刚结晶的硅棒底部就会重新融化掉回坩埚；如果功率稍低一千瓦，液态硅就会大面积结晶，将坩埚撑破。
李刚必须像走钢丝一样，时刻盯着液面的光晕变化，手动微调加热功率。
在提拉过程中，一个致命的干扰出现了。 由于石英坩埚壁面的温度高于中心，液态硅在坩埚内形成了强烈的马兰戈尼热对流。
高温硅液从边缘上升，流向中心，再下沉。 这种湍流式的流场，导致从石英坩埚壁溶解下来的微量氧原子，被源源不断地卷入生长界面的硅晶格中。
晶棒直径出现波动。孪晶现象发生！在显微结构下，原本应该完美单一的晶格，因为热流的扰动和氧杂质的嵌入，突然发生了晶向的改变，长出了另一个晶核。这就好比原本笔直生长的树干突然长出了分叉。 这种长有孪晶的硅棒，在电学性能上完全是废品。
为了压制这种热对流。物理学家们在单晶炉外部加装了一组巨大的超导电磁铁。
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既然水平方向的区域熔炼法对硅失效，物理学家们将目光转向了垂直方向的直拉法。
一九四八年十一月。西京第九特种半导体制造厂，直拉单晶车间。
车间内被一种类似于潜水艇内部的压抑感所笼罩。
中央矗立着一台高达三米的单晶炉。它由厚重的水冷不锈钢外壳封闭，内部是一个充满高纯度氩气的真空腔体。
腔体底部，放置着那个新造出来的透明石英坩埚。坩埚外侧环绕着石墨加热器。
操作员李刚穿着隔热服，戴着深色滤光眼镜，透过炉壁上的石英观察窗，盯着内部的反应。
“石墨加热器功率提升至五十千瓦。坩埚内高纯度多晶硅块开始熔化。”李刚对着通讯器汇报。
透过观察窗，可以看到石英坩埚内的硅块在高温下逐渐坍塌，最终化为一汪闪烁着刺眼白光的液态硅熔池。温度稳定在一千四百五十度左右。
“降下籽晶杆。”
在单晶炉的顶部，一根通过精密伺服电机控制的金属拉杆缓缓下降。拉杆的末端，夹着一小块具有完美晶格取向的单晶硅籽晶。
这是生长的种子。
当籽晶的尖端刚刚接触到液态硅熔池的表面时。
相变在液固交界面瞬间发生。
在热力学平衡中，液态硅原子接触到温度稍低的籽晶，失去了热运动的动能。它们没有杂乱无章地凝固，而是像士兵列队一样，严格按照籽晶原有的晶格排列方式，一层一层地在籽晶下方堆积、结晶。
“接触良好。形成半月形弯月面。开始提拉。”
李刚操作着控制台上的旋钮。
籽晶杆开始以每分钟几毫米的极度缓慢速度向上提拉，同时以每分钟几十转的速度进行旋转。而在下方，装满硅液的石英坩埚则以相反的方向缓慢旋转。
随着籽晶的上升，硅液被拉出液面，在冷却区的氩气吹拂下凝固。一根圆柱形的硅棒，像变魔术一样，从液态熔池中缓缓“长”了出来。
这个过程对温度梯度的控制要求苛刻到了变态的程度。
如果加热功率稍高一千瓦，刚刚结晶的硅棒底部就会重新融化掉回坩埚；如果功率稍低一千瓦，液态硅就会大面积结晶，将坩埚撑破。
李刚必须像走钢丝一样，时刻盯着液面的光晕变化，手动微调加热功率。
在提拉过程中，一个致命的干扰出现了。 由于石英坩埚壁面的温度高于中心，液态硅在坩埚内形成了强烈的马兰戈尼热对流。
高温硅液从边缘上升，流向中心，再下沉。 这种湍流式的流场，导致从石英坩埚壁溶解下来的微量氧原子，被源源不断地卷入生长界面的硅晶格中。
晶棒直径出现波动。孪晶现象发生！在显微结构下，原本应该完美单一的晶格，因为热流的扰动和氧杂质的嵌入，突然发生了晶向的改变，长出了另一个晶核。这就好比原本笔直生长的树干突然长出了分叉。 这种长有孪晶的硅棒，在电学性能上完全是废品。
为了压制这种热对流。物理学家们在单晶炉外部加装了一组巨大的超导电磁铁。
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