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读趣网 > 都市言情 > 重生之科技王冠 > 第37章 成功提纯
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存储器研发受挫,如同给刚刚升温的热情泼了一盆冷水。陆知行深知,依赖“淘”来的旧晶体管和性能不稳定的锗材料,终究不是长久之计,如同无根之木,无源之水。“争气机”要想真正“争气”,必须拥有自主制备硅基半导体器件的能力,必须把材料的命脉掌握在自己手里。

硅,地壳中含量第二丰富的元素,才是未来的希望,是通往集成电路时代的基石。

但如何获得高纯度的硅?这又是一个看似无解的难题。国际上通用的“西门子法”,在高温下用氢气还原三氯氢硅,需要复杂的封闭系统、高纯度的石英坩埚和极高的能耗,根本不是他们这个“手工作坊”能企及的。

陆知行再次将目光投向了“土办法”和有限的理论知识。他根据前世模糊的记忆和一些基础原理,设计了一个极其简陋、甚至可以说是危险的“区域提纯”装置草图。核心原理是利用熔融硅中杂质分凝系数不同的特性,通过一个移动的加热线圈,让硅锭局部熔化再凝固,将杂质“驱赶”到一端,反复多次,以期提高纯度。

没有高纯度的石英坩埚,他们就找来耐高温的陶瓷管代替,明知可能会引入新的杂质也无可奈何。没有精确的温控和稳定的移动导轨,就靠观察硅熔融时那刺眼的亮度和颜色来手动调节变压器旋钮,靠王铁柱摇动一个用废旧钟表齿轮组装的、磕磕绊绊的传动装置来控制速度。氢气依然是用锌粒和盐酸在玻璃瓶里自制,纯度堪忧,每次连接管路都提心吊胆。

这是一个比制作晶体管更加危险的实验。高温(需要超过1400摄氏度)、易燃易爆气体、可能产生的有毒氯硅烷副产物、以及陶瓷管可能爆裂的风险……每一项都足以致命。车间里严禁明火,陆知行严格制定了安全规程,操作时必须两人以上,配备了湿毛巾和好不容易申请来的少量灭火沙,门窗大开保持通风,尽管这让本就寒冷的车间如同冰窟。

第一次尝试,因为温度控制不当,硅锭受热不均,直接炸裂,碎片四溅,幸好三人离得远。第二次,廉价的陶瓷管无法承受反复的热胀冷缩,中途破裂,硅液漏出,烧坏了下面的石棉垫,冒起一股黑烟。第三次……

失败了一次又一次。提纯出来的硅锭,要么颜色灰暗,布满气泡,要么电阻率低得可怜,远未达到半导体级的要求,连做低频器件的门槛都摸不到。宝贵的硅石原料和化学试剂在快速消耗,记录本上的“失败”记录越来越多,车间里的气氛再次变得凝重。王铁柱看着那些报废的硅碴,心疼得直抽抽:“这可都是钱和票换来的啊…”

但陆知行没有放弃。他不断调整加热速度、移动速度、氢气流量比例……王铁柱和刘思敏也毫无怨言地跟着他,一次次重复着这枯燥、危险而令人沮丧的过程,清理废墟,重装设备,眼神里是同样的执着。

终于,在不知道第多少次,几乎要耗尽最后一点硅石原料的实验后,他们得到了一小段大约小指粗细、表面闪烁着较为均匀的金属光泽、晶粒略显粗大的硅锭。测试其电阻率,虽然依旧达不到最理想的标准,但已经比他们之前“淘”来的任何材料都要好上几个数量级!勉强达到了可以用于制作低频、中功率器件的门槛!

“我们…我们好像…成了?”刘思敏看着测试仪上那虽然依旧不高、却显着提升的读数,声音颤抖,几乎不敢相信。

王铁柱看着那段在阳光下泛着灰白色光泽、其貌不扬的硅锭,如同看着稀世珍宝,想摸又不敢摸,憨厚的脸上露出了如释重负的笑容:“娘嘞,可算是…可算是弄出点像样的‘石头’了!”

陆知行长长地吁了一口气,胸腔中积郁的沉闷仿佛也随之吐出。这段粗糙的、远远落后于时代的硅锭,意义非凡。它证明了,即使在没有现代化工基础、缺乏尖端设备的条件下,依靠智慧和汗水,结合科学的原理和顽强的毅力,他们同样能够叩开硅时代的大门,迈出自主制备半导体材料的第一步!

这小小的一段硅锭,是“争气机”项目,也是中国早期半导体事业,在自主道路上迈出的极具象征意义的一步,虽然微小,却坚定地指向未来。