四合院：我边做科研边吃瓜 第179章 单晶到底怎么造（3k）

( ) 段工重新接过电话，对高振东笑道：“高主任，别的啥也不说了，又麻烦你一次，你放心，我保证，但凡有你们的石墨构件单子，我每次都亲自盯紧。”

这倒是个好事，能最大程度的保证单晶炉石墨构件的源头质量。

机要通话的资源还是很宝贵的，事情说完，再次互祝新年之后，挂断了通话。

对于一些石墨材料制作中的其他问题，碳研院没问，高振东也是没法主动说的，一来，也许他们的选择更优，二来，还有个保密规定在呢，就算是技术顾问也不能随便问对方主动给出的信息之外的话题。

看看日历，还有两天就要除夕了。

高振东从机要室出来，没有回办公室，而是去了单晶炉试验室。

这边的具体事务，是俞允成在负责。

有这位科班出身的人在，高振东也很放心，他领先的是思路和原理，具体细节就不见得比俞允成更好了。

俞允成负责具体的落地过程，比他更合适。

“高主任，区熔法具体一点是个什么回事呢？”

听见高振东这個话，俞允成这个在当前已经算是硅单晶制作的专业人士嘴巴张大了，高主任说的这些，相当一部分根本没听说过，就这一句话，就够他琢磨好些年的了。

然后高振东就告诉了他为什么一开始不做区熔法：“但是从这两个方法来看，适应范围最广、晶体直径最容易做大、技术更简单的，是直拉法。”

区熔法则是把硅棒吊起来，把下端烧化，然后往下拉晶。

高振东笑着道：“嗯，俞工，现在情况怎么样？”

“高主任，从原理上分析，区熔法比直拉法的材料纯度要高，我们为什么不直接用区熔法搞。”

看见高振东过来，俞允成也走了过来，正好他有些积累的问题想问一下：“高主任，过来了？”

说到这里，他顺势提出了自己心中的疑问。

高振东笑着道：“不止我们现在正在做的直拉法和区熔法，做硅单晶的办法还有很多，比如基座法、片状单晶生长、气相生长、铸锭法、液相外延等等。”

高振东点点头：“没错，不过这些方法都有这样那样的问题，总的来说，电子技术上用的半导体材料，在我看来，相当一段时间内最合适的还就是正在搞的直拉法和你说的区熔法。”

俞允成情绪也很不错：“还比较顺利，正在一项一项的装，一项一项的调。”

这个话一开始他是不太好问的，这涉及到原理路线问题了，看见高振东的单晶炉设计那么完整，一开始问这个话有点全盘推翻的感觉。

俞允成对于区熔法有所了解，但是对于区熔法的原理和具体实现方法是不了解的，大概就处于闻名但是但未见面的程度。

俞允成听见了有些惊讶：“啊，这样啊，好像是比较难控制。”

简单来说，直拉法是把硅在锅里烧化，然后往上拉晶。

不愧是搞这个的，一听就明白，高振东笑道：“对，这个方法熔化的硅液主要靠表面张力维持不掉落，所以直径想做大，比直拉法要困难，同时整个拉晶过程的可控性差，容易导致晶体结构缺陷。”

高振东干脆把区熔法的原理向俞允成介绍了一遍。

“有这么多方法？”他样子有点傻呆呆的。

听见高振东肯定了自己的想法，俞允成心里很有几分窃喜。

实际上哪怕到了几十年后，半导体用硅单晶的生产方法还是以这两个为主，其中直拉法占了75%左右的产量。

俞允成明白了：“嗯，看来选择技术路线不能光靠单一指标，还是要综合考虑的。”

高振东笑道：“说对了，对于现在来说，直拉法的缺陷是可以通过设计手段来弥补或者削弱的，比如增加石英内坩埚。而它的好处却是实实在在的，我们不是搞理论研究，理论研究可以只盯着高处，我们搞的是应用研究，还是要看看周围。”

俞允成更加明白了：“啊，我还奇怪为什么要多此一举在石墨坩埚内再套一层石英坩埚呢，原来是我没考虑周全。”

高振东道：“对于我们现在的需求来说，区熔法的好处实际上是用不怎么上的，但是坏处却是实实在在的存在。而直拉法生产效率高，自动化生产技术难度低，更容易控制掺杂浓度，更容易制备大直径单晶，这些可都是我们现在急需的。”

半导体器件用的单晶体，基底的掺杂本来就是常用工序之一，在这一点上，直拉比区熔可就方便多了。

说完，又补充了一句：“等到直拉的有眉目了，再去搞区熔，毕竟区熔也有它的好处。”

俞允成对高振东这堂课心服口服，来这里果然来对了，不但学到了技术，还学会了科研的思想。

所以他对于开口向高振东学习，没有一点不好意思，不赶紧趁高主任有空，多扒拉点东西，那高主任不白来了。

“高主任，在我看来，只要坩埚加热温度稳定，热场就是稳定的，坩埚的加热温度可以靠电源功率控制来完成，而拉晶的提拉旋转和高度可以靠籽晶那头控制，为什么坩埚这头还要增加复杂的坩埚升降和旋转控制呢，这不是大大增加了系统的复杂程度吗。”

高振东听见这个，明白他是真的深入思考过，对于他提到的各个子系统的功能和在系统中发挥的作用都有了较为深入的思考，只是现在还主要靠经验在思考问题，缺乏一定的理论支撑而已。

能清晰的分辨出子系统功能和子系统作用，对于一部分人来说，这已经不容易了。

简单来说，功能，指的是这个子系统能干什么事情。

而作用，则是这个子系统的功能，能为整个系统带来什么好处或者影响。

前者是因，后者是果。

有时候有的人容易陷入功能崇拜里面去，这个功能越多越好，越复杂越好，至于能起到什么作用，是不是对系统有利，或者为了这点儿利益付出这么大代价是否值得，没想过或者没想好。

高振东前世的导师举过一个例子，某项目中，为了每几分钟在相隔500米的两地传输1k字节不到的数据，设计单位决定在两地之间拉一条单模光纤。

然后历数他们为了这条光纤，做了多少考虑，什么地线复合光缆防雷，光缆铠装防物理破坏，深挖深埋防压

高振东的导师是审项目的，就问了一个问题：“你们难道就不会用VHF数传电台？低速率下可靠性有保证，安装简单，无需维护，通过协议控制能把数据到达率保证得很好，价格便宜，千把块钱就能弄一对非常好的。”

对方哑口无言，不过，也许傻的不是设计单位，而是高振东的导师吧。

所以听见俞允成问这个问题，高振东还是很高兴的，向他仔细的解释。

“我增加这个系统，不是为了拉晶的提拉旋转控制的，是为了热场控制。”

“石墨坩埚旋转，一部分是为了均匀受热，毕竟再好的控制系统，也不能保证加热炉中各处的温度均匀，要注意一个问题，在拉晶过程中，晶体的成型，受热场的温度梯度影响非常大。”

“温度梯度？”

“对，在某个方向上，温度的变化情况。分径向温度梯度和纵向温度梯度，前者你可以看成是晶体圆截面上的温度梯度，后者，则是高度方向上的温度梯度。”

这下子，俞允成有点明白了。

高振东拿过纸笔，给俞允成画出了拉晶过程中的温度梯度曲线，详细解释了温度梯度的来源和影响。

俞允成和周围在观看学习的科研组员，都觉得打开了一扇新世界的大门，以前的很多相关经验，都可以在这个里面得到解释。

最后，高振东总结道：“径向温度梯度，原则上是要越均匀越好的，这就是刚才我说的要把坩埚转起来的部分原因。”

“而坩埚的升降，也是类似。径向温度梯度的影响刚才你们都看见了，要高一点，这样才能及时散掉单晶硅生长的结晶潜热，保持界面温度稳定。但是又不能太高，太高了可能产生多晶或者大量结构缺陷。”

见大家都明白这个原理，高振东才说出来增加坩埚升降系统的原因：“而增加温度梯度最简单的办法之一，就是增加坩埚的高度，换言之，调节纵向温度梯度最简单的手段，就是升降坩埚。当然.”

高振东话还没说完，俞允成已经学会抢答了：“还有就是，可以配合其他控制系统一起，调节炉温、改善结晶条件和环境、调整结晶状态？”

高振东笑着道：“对！”

这一番话下来，其实已经把单晶结晶的核心控制条件讲了个明明白白，在座的人，日后不说做个单晶炉吧，但是修个单晶炉可能还是有思路的。

至于俞允成这种本来就是大牛的人，更是获益良多。

(本章完)