第260章 步步驚心(2)
更新時間:2021-04-02 作者:冰城之光
重生之北國科技 第260章 步步驚心(2)
成永興從奉天回到春城不久，暑假就結束了。整個假期，他根本就沒有在家呆幾天，差不多都是在奉天度過的。 而他的老鄉同學們，都耀武揚威的過足了癮。 衣錦還鄉，這個詞的含義，被大家深刻的體會到了。 當然，這里面收獲最大的，應該還是年紀最小的成永興吧。隨著口口相傳，慢慢的，他的作用也被同學們和家長們所認知。 成永興甚至在幾位女同學的家長眼里，看到了不對勁的眼神。反而是她們的女兒，還是懵懂。 返校的時候，大家還是成群結隊，共同出發。 這幫青年人，這次離鄉和以往不同，他們普遍對未來充滿了憧憬。年輕人正是自信心爆棚的年齡，再被家鄉父老一頓吹捧，趕英超美，只在等閑！ 大家的包裹里，這次普遍裝的都是食物。他們即使有什么要洗的衣服，也是到成永興那里去解決掉，沒有人背臟衣服回來了。 所以，在回校的列車上，小桌子上擺滿了吃的。大家一邊坐車，一邊吃零食。等到了學校，一點都不餓。 回到了學校，成永興要做的第一件事情，就是整理資料，然后準備申請專利。 在奉天，在科儀廠科研人員的全力配合下，他又迅速攻破了兩個重要節點。 科儀廠作為半導體設備的定點廠，產品雖然并不是全系列，但總的來說，條件要比工大的實驗室好很多。 另外，廠里的加工手段完備，一些小修小補小改，方便得很。 要不是因為開學，成永興甚至覺得，在科儀廠做研究，項目的進展完全可以會更快一些。 第三關，兩步法工藝的改良。 這里，先談一下藍光LED的材料選擇。 合適的藍光LED材料有三類，一類是 （碳化硅）材料，一類是 ZnSe（硒化鋅）材料，另外一類是 GaN（氮化嫁）材料。 由于SiC從物理原理上，就限制了其發光效率不可能高，所以人們很自然地把注意力轉向了ZnSe 基材料。 GaN的合成十分困難，生長得到的材料具有很高的線缺陷(位錯)密度，按照傳統半導體物理的認識，GaN 這么高的位錯密度不可能發強光。 因此，世界上研究藍光LED的科學家中，選擇ZnSe的超過了一萬人，而選擇GaN的不到10人。 為了解決GaN的合成問題，剩余的這十名科學家，分別開始了獨自的嘗試。 赤崎教授，選擇了晶體結構和GaN接近，但是晶格常數失配的藍寶石作為襯底材料，進行GaN的異質外延(生長)。 由于晶格失配，GaN外延層和藍寶石襯底之間存在失配應力，應力的釋放會導致GaN內部產生大量缺陷。這樣的材料無法應用于器件。 但這個問題，在1985年，被赤崎教授的弟子，天野浩解決，這就是著名的兩步法。 步驟是，在藍寶石襯底上先生長一層AlN緩沖層，再將溫度升高生長GaN。 由于緩沖層釋放了 和藍寶石之間的失配應力，這種“兩步法”生長技術使得 的晶體質量顯著改善，滿足了器件制作的基本要求。 這個方法的發現，差不多歷時前后5年，師生兩個人接力，才算搞定。 按理說，一般的科學研究工作者，進行某項研究的思路，都是踏著前人留下的足跡前進。尤其是沒有達到終點之前。 因為改變前人，甚至推翻前人的工作，完全是得不償失。 例如兩步法的發現，就用時差不多四五年時間。換個人來研究，是不是也要準備個幾年時間？ 這怎么選擇，不是一目了然嘛！ 但大俠就是大俠，中村拿到這個論文后，不是繼續往下研究，而是放飛自我。 他決定試試在緩沖層中采用GaN而非AlN的方法。 具體思路是在低溫生長的非結晶狀態的GaN膜之上，在高溫條件下生長出GaN單晶膜。只要這個取得成功，就可以制出與在底板上直接生長單晶GaN膜相同的構造。 按照這個思路，中村進行了嘗試。 結果嘛，一次成功！ 這種方法的核心，是采用了低溫 緩沖層(500 ℃左右)替代了AlN緩沖層。這一基于低溫GaN緩沖層的“兩步法”工藝，成為日后工業界生長GaN基LED的標準工藝。 當然了，做出這步改良的理由，也是異常奇怪。中村給出的解釋居然是，別人用過的方法，我不用！ 這種“二”的說話方式，成永興也用過！ 不就是強詞奪理嘛！ 誰不會啊！ 你有種！ 別人對的方法，你也別用！ 第四關，退火工藝。 LED從本質上說是一個二極管，二極管的核心結構是半導體 結。pn 結是由 型半導體(內部含有大量自由電子)和 型半導體(內部含有大量帶正電的自由載流子——空穴)組成的界面。 而言，n型摻雜比較容易實現，但 型摻雜卻十分困難。在 中經常使用的 型摻雜劑是 Mg，但是摻入這些雜質后，GaN 往往仍體現高阻特性，這意味著 型摻雜劑并沒有被激活，沒有起作用。 這個問題曾困惑了科學界很久，最后也是被天野浩解決的。解決方法是用低能電子束輻照方法來獲得pGaN。 這個方法的發現，天野浩也是耗時很久。他從86年起就一直在嘗試，直到89年，才突然碰運氣得到。 在這個步驟上，中村大俠的“二”病再此發作！ 他再次推翻了前面科學家的研究成果，改為加熱！ 這也就是所謂退火工藝的由來。 根據中村自己的解釋，他是在非常偶然情況下，得到了這個意外結果。 在重復電子束照射實驗前，他不小心把工作臺給加熱了！于是，他就發現，在電子束輻照過程中，在樣品下面加熱可以獲得更好的結果。 對此現象，他又繼續研究，進而確認，僅僅依靠加熱就可以獲得pGaN。而退火工藝的原理，中村大俠并沒有給出合理的解釋。 從此，熱退火就成為了制作藍光LED的標準工藝，沿用至今。 當然了，事情是否真偶然，誰也不知道。 講故事誰不會？ 退火工藝的背后原理，在很久以后才被人揭示。 會被MOCVD 外延過程中引入的 鈍化，形成 MgH絡合物。無論是低能電子輻照還是熱退火，都是通過借助外部能量破壞 鍵而激活 雜質。 這兩個工藝步驟的實現，足以說明中村的逆天運氣！ 前人耗時五六年的成果，他在很短的時間內，全部推翻，而且找到了更好的方式！ 而他發現的這些工藝步驟，即使在三十年后，也無人能改！ 有沒有這么一種可能： 這些工藝，之所以無人能改，因為它們實際就是三十年后的成熟工藝！但被提前拿到了1990年！ 請：m.lvsetxt.cc 重生之北國科技 第260章 步步驚心(2)
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