周晓梅抱着笔记本,一口气跑回了材料室。
推开门,里面几个早来的技术员正在整理资料。看见她满脸通红、气喘吁吁的样子,大家都愣住了。
“周主任,您怎么了?”
周晓梅顾不上回应,直接把笔记本往桌上一放,拍了拍手:“所有人,把手头的活放一放,开会!
小李,你去通知一下电子室。”
众人面面相觑,不知道发生了什么事。不过看周主任那兴奋的样子,就知道,一定是有好事发生。
十几分钟后,材料室和电子室的核心人员都到齐了。老李打着哈欠,显然还没睡醒:“周主任,什么事这么急?大清早的……”
“晶体管的问题,有办法了。”
周晓梅笑着打断,把桌上的笔记本递给了他,“先看看这个。”
老李的哈欠打到一半,嘴巴还张着,半天没合上。其他人也把目光纷纷投向了周晓梅手中的笔记本,眼神里满是难以置信。
昨天还一筹莫展,这一晚上的功夫就解决了?
周晓梅看着众人吃惊的样子,心中一阵舒爽,心道:惊讶吧,林院长鬼神莫测的手段这才哪儿到哪儿?
老李嘴巴合上,半信半疑地接过笔记本,看了起来。
起初他表情平静,但翻了几页后,眉头渐渐皱起,又翻了几页,眼睛开始发亮。
“这……这是……”
“林院长给的。”
周晓梅说,“硅锗合金晶体管的技术资料,能在零下一百八十度下稳定工作。”
老李的手微微发抖。他干了一辈子电子,太清楚这意味着什么了。如果这个方案能实现,不仅卫星的晶体管问题解决了,整个国家的半导体技术都能向前跨一大步。
“怎么样,能行吗?”周晓梅问道。
“能不能行,得试过了才知道。”
老李爱不释手的翻阅着资料,随口回了一句,便又认真的看起了资料。
周晓梅看着他专注的神情,又想起自己刚看到这份资料时的样子,忍不住摇头笑了笑。
硅锗合金晶体。
这个概念在现有的教科书里根本就找不到。
一般人的认知中,硅是硅,锗是锗,两种材料各有各的特性,很少有人想过把它们结合起来。
但林京山的资料里,却巧妙的将二者结合在了一起,不仅提出了结合的思路,还给出了完整的实现方法。
异质结结构、分子束外延生长、特殊的掺杂工艺……
每一项都是前无古人的创举!
当天上午,材料室和电子室召开了联合会议。
周晓梅站在黑板前,把林京山资料里的核心内容讲了一遍。台下鸦雀无声,所有人都像海绵一样在疯狂的吸收这来之不易的养分。
“……硅锗合金的关键,在于两种材料的晶格匹配。”
周晓梅在黑板上画着示意图,“硅的晶格常数是5.43埃,锗是5.66埃,差了百分之四。这个差异会导致界面缺陷,影响电子迁移率……”
她指着旁边的一行公式:“解决的办法,是在硅衬底上逐渐增加锗的比例,形成渐变缓冲层。这样晶格常数慢慢变化,缺陷就能控制在可接受范围内。”
台下,老李举手问:“渐变缓冲层,怎么实现?”
“利用分子束外延。”
周晓梅解释道,“在超高真空环境下,用分子束逐层生长,将每一层的厚度控制在原子级别,成分便能精确控制。”
有人倒吸一口凉气:“原子级别?咱们的设备……”
“没有。”
周晓梅坦然承认,“咱们没有分子束外延设备。但林院长的资料里提供了另一种方法——化学气相沉积。虽然精度差一些,但以咱们现有条件,勉强能达到要求。”
她顿了顿,目光扫过众人:“困难很多,但这是唯一的出路。同志们,有没有信心?”
会议室里沉默了几秒,然后有人开口:“有!”
紧接着是第二个,第三个……
周晓梅看着那一张张坚定的脸,心里涌起一股热流。
“好。那咱们就分头行动。老李,你带着电子室负责设计电路和测试方案。材料室这边,负责材料生长和工艺开发。冶金所那边我去联系,借用他们的气相沉积设备。”
“是!”
从那天起,材料室和电子室的人几乎吃住在了实验室,进入了一种大决战的状态。
周晓梅更是如此。
她每天最早到,最晚走,有时甚至几天不回家。邵兵没办法,除了多叮嘱她注意身体,偶尔也会把孩子抱来,让小家伙陪妈妈待一会儿。
1月20日,第一批样品出炉。
周晓梅带着人,小心翼翼地把样品放进测试台。通电,加信号,观察示波器……
然而,屏幕上只有一片杂乱的噪声。
“失败了。”负责测试的技术员低下头。
周晓梅盯着屏幕看了一会儿,并不气馁:“分析原因,再做。”
1月25日,第二批样品。
这次情况好一些,示波器上出现了微弱但可以辨认的信号。但信号依然太弱,放大后噪声很快淹没了一切。
“增益不够。”
老李分析道,“可能是掺杂浓度不对,也可能是界面的缺陷太多。”
周晓梅点点头,同时鼓励大家:“大家不要灰心,相比第一批样品,我们已经有了很大的进步。我相信只要我们不断努力,一定能够成功。”
“成功!成功!”
洗脑成功,众人纷纷紧握拳头,作冲天状,气势十足!
1月30日,第三批样品。
这次信号强了一些,但稳定性很差。有时工作正常,有时突然失效。周晓梅带着人连续观测了十几个小时,终于发现了问题。
“是热效应?”老李问。
“嗯,样品在通电一段时间后,电流通过产生的热量会逐渐增加,导致性能下降,从而影响整个晶体管的工作。”
“那怎么办?”
周晓梅没有回答,而是咬着嘴唇,陷入了沉思。
老李也开始自说自话:“要解决问题,就要改进散热设计,或者……提高材料的导热性……”
然而理论是理论,实际是实际,这中间相隔着巨大的鸿沟。
想要提高导热性,就意味着要调整材料的成分和结构。但每一次调整,都要重新生长样品,重新测试,重新分析……
而他们现在最缺的就是时间。
那天晚上,周晓梅又没回去。她一个人坐在实验室里,对着那些数据和曲线,反复琢磨。窗外,夜色深沉,远处传来隐隐的狗叫声。
忽然,她想起一件事。
林京山的资料里,提到过一种“调制掺杂”的方法。在异质结界面附近,用特殊的掺杂分布,可以形成二维电子气,可以大大提高电子迁移率和器件性能。
她赶紧翻开笔记本,找到那一页。
只见,密密麻麻的文字里,果然有一段关于调制掺杂的描述。
“哎呀,我怎么把这个给忘了!”周晓梅猛地站起来,激动得心跳加速。
她拿起笔,开始在纸上飞快地计算。调制掺杂的浓度分布、生长顺序、退火条件……一个个参数被推导出来,一点点清晰起来。
等她放下笔,窗外的天已经蒙蒙亮了。
2月3日,第四批样品出炉,完全采用了调制掺杂结构。
这次,示波器上显示的信号清晰稳定……
测试温度先从室温降到零下五十度,再降到零下一百度,然后是零下一百五十度,信号依然很稳定。
最后,当测试台的温度显示:零下一百八十二度时,示波器上的波形,还是清晰如初。
“成功了!”负责监测的技术员跳了起来。
周晓梅紧紧盯着那个波形,看了很久很久。然后,她转过身,走到窗边,望着外面灰蒙蒙的天空,眼泪无声地滑落。
两个月,整整两个月。
五十多个日日夜夜,二十几次失败,无数次通宵达旦,就连春节都没顾上,现在,终于成了。
“周主任……”老李走过来,声音也有些发颤。