第179章 單晶到底怎么造

這倒是個好事，能最大程度的保證單晶爐石墨構件的源頭質量。

機要通話的資源還是很寶貴的，事情說完，再次互祝新年之后，掛斷了通話。

對于一些石墨材料制作中的其他問題，碳研院沒問，高振東也是沒法主動說的，一來，也許他們的選擇更優，二來，還有個保密規定在呢，就算是技術顧問也不能隨便問對方主動給出的信息之外的話題。

看看日歷，還有兩天就要除夕了。

高振東從機要室出來，沒有回辦公室，而是去了單晶爐試驗室。

這邊的具體事務，是俞允成在負責。

有這位科班出身的人在，高振東也很放心，他領先的是思路和原理，具體細節就不見得比俞允成更好了。

俞允成負責具體的落地過程，比他更合適。

“高主任，區熔法具體一點是個什么回事呢？”

聽見高振東這個話，俞允成這個在當前已經算是硅單晶制作的專業人士嘴巴張大了，高主任說的這些，相當一部分根本沒聽說過，就這一句話，就夠他琢磨好些年的了。

然后高振東就告訴了他為什么一開始不做區熔法：“但是從這兩個方法來看，適應范圍最廣、晶體直徑最容易做大、技術更簡單的，是直拉法。”

區熔法則是把硅棒吊起來，把下端燒化，然后往下拉晶。

高振東笑著道：“嗯，俞工，現在情況怎么樣？”

“高主任，從原理上分析，區熔法比直拉法的材料純度要高，我們為什么不直接用區熔法搞。”

看見高振東過來，俞允成也走了過來，正好他有些積累的問題想問一下：“高主任，過來了？”

說到這里，他順勢提出了自己心中的疑問。

高振東笑著道：“不止我們現在正在做的直拉法和區熔法，做硅單晶的辦法還有很多，比如基座法、片狀單晶生長、氣相生長、鑄錠法、液相外延等等。”

高振東點點頭：“沒錯，不過這些方法都有這樣那樣的問題，總的來說，電子技術上用的半導體材料，在我看來，相當一段時間內最合適的還就是正在搞的直拉法和你說的區熔法。”

俞允成情緒也很不錯：“還比較順利，正在一項一項的裝，一項一項的調。”

這個話一開始他是不太好問的，這涉及到原理路線問題了，看見高振東的單晶爐設計那么完整，一開始問這個話有點全盤推翻的感覺。

俞允成對于區熔法有所了解，但是對于區熔法的原理和具體實現方法是不了解的，大概就處于聞名但是但未見面的程度。

俞允成聽見了有些驚訝：“啊，這樣啊，好像是比較難控制。”

簡單來說，直拉法是把硅在鍋里燒化，然后往上拉晶。

不愧是搞這個的，一聽就明白，高振東笑道：“對，這個方法熔化的硅液主要靠表面張力維持不掉落，所以直徑想做大，比直拉法要困難，同時整個拉晶過程的可控性差，容易導致晶體結構缺陷。”

高振東干脆把區熔法的原理向俞允成介紹了一遍。

“有這么多方法？”他樣子有點傻呆呆的。

聽見高振東肯定了自己的想法，俞允成心里很有幾分竊喜。

實際上哪怕到了幾十年后，半導體用硅單晶的生產方法還是以這兩個為主，其中直拉法占了75左右的產量。

俞允成明白了：“嗯，看來選擇技術路線不能光靠單一指標，還是要綜合考慮的。”

高振東笑道：“說對了，對于現在來說，直拉法的缺陷是可以通過設計手段來彌補或者削弱的，比如增加石英內坩堝。而它的好處卻是實實在在的，我們不是搞理論研究，理論研究可以只盯著高處，我們搞的是應用研究，還是要看看周圍。”

俞允成更加明白了：“啊，我還奇怪為什么要多此一舉在石墨坩堝內再套一層石英坩堝呢，原來是我沒考慮周全。”

高振東道：“對于我們現在的需求來說，區熔法的好處實際上是用不怎么上的，但是壞處卻是實實在在的存在。而直拉法生產效率高，自動化生產技術難度低，更容易控制摻雜濃度，更容易制備大直徑單晶，這些可都是我們現在急需的。”

半導體器件用的單晶體，基底的摻雜本來就是常用工序之一，在這一點上，直拉比區熔可就方便多了。

說完，又補充了一句：“等到直拉的有眉目了，再去搞區熔，畢竟區熔也有它的好處。”

俞允成對高振東這堂課心服口服，來這里果然來對了，不但學到了技術，還學會了科研的思想。

所以他對于開口向高振東學習，沒有一點不好意思，不趕緊趁高主任有空，多扒拉點東西，那高主任不白來了。

“高主任，在我看來，只要坩堝加熱溫度穩定，熱場就是穩定的，坩堝的加熱溫度可以靠電源功率控制來完成，而拉晶的提拉旋轉和高度可以靠籽晶那頭控制，為什么坩堝這頭還要增加復雜的坩堝升降和旋轉控制呢，這不是大大增加了系統的復雜程度嗎。”

高振東聽見這個，明白他是真的深入思考過，對于他提到的各個子系統的功能和在系統中發揮的作用都有了較為深入的思考，只是現在還主要靠經驗在思考問題，缺乏一定的理論支撐而已。

能清晰的分辨出子系統功能和子系統作用，對于一部分人來說，這已經不容易了。

簡單來說，功能，指的是這個子系統能干什么事情。

而作用，則是這個子系統的功能，能為整個系統帶來什么好處或者影響。

前者是因，后者是果。

有時候有的人容易陷入功能崇拜里面去，這個功能越多越好，越復雜越好，至于能起到什么作用，是不是對系統有利，或者為了這點兒利益付出這么大代價是否值得，沒想過或者沒想好。

高振東前世的導師舉過一個例子，某項目中，為了每幾分鐘在相隔500米的兩地傳輸1k字節不到的數據，設計單位決定在兩地之間拉一條單模光纖。

然后歷數他們為了這條光纖，做了多少考慮，什么地線復合光纜防雷，光纜鎧裝防物理破壞，深挖深埋防壓

高振東的導師是審項目的，就問了一個問題：“你們難道就不會用VHF數傳電臺？低速率下可靠性有保證，安裝簡單，無需維護，通過協議控制能把數據到達率保證得很好，價格便宜，千把塊錢就能弄一對非常好的。”

對方啞口無言，不過，也許傻的不是設計單位，而是高振東的導師吧。

所以聽見俞允成問這個問題，高振東還是很高興的，向他仔細的解釋。

“我增加這個系統，不是為了拉晶的提拉旋轉控制的，是為了熱場控制。”

“石墨坩堝旋轉，一部分是為了均勻受熱，畢竟再好的控制系統，也不能保證加熱爐中各處的溫度均勻，要注意一個問題，在拉晶過程中，晶體的成型，受熱場的溫度梯度影響非常大。”

“溫度梯度？”

“對，在某個方向上，溫度的變化情況。分徑向溫度梯度和縱向溫度梯度，前者你可以看成是晶體圓截面上的溫度梯度，后者，則是高度方向上的溫度梯度。”

這下子，俞允成有點明白了。

高振東拿過紙筆，給俞允成畫出了拉晶過程中的溫度梯度曲線，詳細解釋了溫度梯度的來源和影響。

俞允成和周圍在觀看學習的科研組員，都覺得打開了一扇新世界的大門，以前的很多相關經驗，都可以在這個里面得到解釋。

最后，高振東總結道：“徑向溫度梯度，原則上是要越均勻越好的，這就是剛才我說的要把坩堝轉起來的部分原因。”

“而坩堝的升降，也是類似。徑向溫度梯度的影響剛才你們都看見了，要高一點，這樣才能及時散掉單晶硅生長的結晶潛熱，保持界面溫度穩定。但是又不能太高，太高了可能產生多晶或者大量結構缺陷。”

見大家都明白這個原理，高振東才說出來增加坩堝升降系統的原因：“而增加溫度梯度最簡單的辦法之一，就是增加坩堝的高度，換言之，調節縱向溫度梯度最簡單的手段，就是升降坩堝。當然.”

高振東話還沒說完，俞允成已經學會搶答了：“還有就是，可以配合其他控制系統一起，調節爐溫、改善結晶條件和環境、調整結晶狀態？”

高振東笑著道：“對！”

這一番話下來，其實已經把單晶結晶的核心控制條件講了個明明白白，在座的人，日后不說做個單晶爐吧，但是修個單晶爐可能還是有思路的。

至于俞允成這種本來就是大牛的人，更是獲益良多。

(本章完)

四合院：我邊做科研邊吃瓜 第179章 單晶到底怎么造