二月天 > 历史军事 > 四合院:从钢厂开始造国之重器 > 第184章 论法择路明芯理,解疑释惑讲热场

第184章 论法择路明芯理,解疑释惑讲热场(2 / 2)

俞允成这下彻底想通了,一拍脑门:“哦,我还纳闷呢,为啥要多此一举在石墨坩埚里再套一层石英坩埚,原来是我考虑得太片面了。”

高振东接着说道:“对于咱们眼下的需求,区熔法那些高纯度的优势,其实暂时用不上;但它难控制、难量产的弊端,却是实实在在摆在眼前的。而直拉法生产效率高,自动化生产的技术难度低,掺杂浓度更容易控制,也更容易制备大直径的单晶,这些可都是咱们现在急需要的东西。”

半导体器件用的单晶体,基底掺杂本就是最常用的工序之一,在这一点上,直拉法可比区熔法方便太多了。

说完,他又补充了一句:“等咱们把直拉法做顺了、做出眉目了,再回头去搞区熔法也不迟,毕竟区熔法也有它独有的优势,早晚能用上。”

俞允成对高振东这一番讲解心服口服,心里暗自庆幸,来这儿跟着高主任干真是来对了,不光能学到实打实的技术,还能学到做科研的思路和方法。

所以他再开口请教,半点不好意思都没有。趁着眼下高主任有空,不多多请教、多学些东西,那岂不是白白浪费机会。

“高主任,我一直有个想法,只要能把坩埚的加热温度稳住,整个热场不就稳定了吗?坩埚的加热温度可以靠电源功率来精准控制,拉晶的提拉、旋转和高度,又能靠籽晶那头的控制系统来调节,那为啥还要在坩埚这边,额外增加复杂的坩埚升降和旋转控制呢?这不是平白增加了整个系统的复杂程度吗?”

高振东一听这个问题,就知道俞允成是真的沉下心深入思考过了。他对单晶炉各个子系统的功能和在整体系统中发挥的作用,都有了比较深入的理解,只是现在的思考还多依赖过往的经验,少了些系统的理论支撑而已。

能清晰区分开子系统的功能和作用,这一点对于很多人来说,已经很不容易了。

简单来讲,功能,指的是这个子系统本身能做什么;而作用,指的是这个子系统的这些功能,能给整个单晶炉系统带来什么样的好处,或者产生什么样的影响。

前者是因,后者是果。

有时候有些人容易陷入“功能崇拜”的误区,总觉得系统的功能越多越好、越复杂越好,至于这些功能能起到实际作用,是不是对整个系统有利,或者为了这些功能付出的代价值不值得,却从来没想过,或者没想透彻。

高振东想起前世的导师,曾举过一个特别典型的例子:某个项目里,为了实现每隔几分钟,在相隔五百米的两个地点传输不到1K字节的数据,设计单位居然决定在两地之间铺设一条单模光纤。

之后还大谈特谈,为了这条光纤,他们做了多少周全的考虑,比如用地线复合光缆防雷、给光缆做铠装防止物理损坏、深挖深埋避免被重物碾压等等。

高振东的导师当时是这个项目的审核人,只问了他们一个问题:“你们难道就没想过用VHF数传电台吗?低传输速率下可靠性有保障,安装简单,基本不用维护,通过协议控制就能把数据到达率保证得很好,而且价格便宜,千把块钱就能买到一对性能很好的,不比铺光纤香?”

当时对方直接哑口无言。不过现在想来,说不定傻的不是那个设计单位,而是较真的导师。

所以听见俞允成问出这个问题,高振东心里反倒很高兴,当即耐下心来,给他仔细解释。

“我增加这个坩埚升降和旋转系统,不是为了配合拉晶的提拉旋转控制,核心是为了热场控制。”

“石墨坩埚的旋转,一方面是为了让坩埚内的硅料受热均匀。毕竟再好的温度控制系统,也没法保证加热炉内部各处的温度绝对均匀。这里要注意一个关键问题:在拉晶过程中,晶体的成型质量,受热场的温度梯度影响非常大。”

“温度梯度?”俞允成下意识地重复了一遍,眼里满是求知欲。

“对,就是在某个特定方向上,温度的变化幅度和趋势。具体分径向温度梯度和纵向温度梯度,前者你可以理解成,晶体横截面各个位置的温度变化;后者,则是晶体在高度方向上的温度变化。”

这么一解释,俞允成心里顿时有了几分眉目。

高振东随手拿起桌上的纸笔,一边画,一边给俞允成画出拉晶过程中温度梯度的变化曲线,把温度梯度的形成原因、以及对晶体生长的具体影响,讲得明明白白。

不光是俞允成,周围围过来旁听学习的科研组员们,都感觉像是打开了一扇新世界的大门。以前在实操中积累的很多零散经验,此刻都能在这个理论体系里,找到清晰的解释。

最后,高振东总结道:“径向温度梯度,原则上是越均匀越好,这就是我刚才说的,要让坩埚旋转的重要原因之一。”

“而坩埚的升降系统,作用也类似。径向温度梯度的影响你们刚才都听明白了,纵向温度梯度则需要控制在一个合适的范围,稍高一点,才能及时散掉单晶硅生长过程中产生的结晶潜热,保持固液界面的温度稳定。但也不能太高,太高的话,很容易长出多晶,或者让晶体产生大量的结构缺陷。”

见众人都点头表示理解了这个原理,高振东才说出增加坩埚升降系统的核心原因:“而调节纵向温度梯度最简单、最直接的办法之一,就是改变坩埚的高度。换句话说,通过升降坩埚,就能精准调节纵向温度梯度。当然……”

高振东的话还没说完,俞允成已经下意识地接了话,像是学会了抢答:“还有就是,坩埚升降系统还能配合其他控制系统,一起调节炉内温度、改善晶体的结晶条件和生长环境、实时调整结晶状态,对不对?”

高振东看着他,笑着点头:“对!”

这一番讲解,其实已经把单晶结晶过程中的核心控制条件,讲得透透的了。在座的这些人,日后不说能独立设计单晶炉,但至少修个单晶炉、解决些实操中的问题,肯定是有思路、有方向了。

而像俞允成这样本就功底深厚的专业人士,更是获益良多,对单晶炉的设计和实操,有了更系统、更深入的理解。

最新小说: 被希佩盯上后,我成了谐星 我都成黄金圣斗士了,当救世主? 崩铁娱乐:一首溯,哭爆全场! 海贼:开局签到暗暗果实 穿书西游,我让悟空当奶爸 跑男之人生赢家 四合院:我傻柱,带众禽一起上路 综武:人在大庆,双穿吞噬成神 蜡笔小新:春日部记忆拾荒人 诸天万界:二次元之旅