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      新中國第一顆硅單晶誕生記

      2021-12-16 22:20:08馬曉榮
      文萃報·周二版 2021年48期
      關(guān)鍵詞:籽晶單晶純度

      1959年9月15日,對于年輕的共和國來說,這一天特別有意義——位于天津瑪鋼廠的601實驗所(中國電科46所前身)利用直拉法拉制出中國第一顆實用直拉硅單晶,敲開了我國通往信息時代的大門。

      “草臺班子”也要唱大戲

      1957年,美國人做出了世界上第一塊集成電路,半導(dǎo)體技術(shù)很快在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。中國的科技界不甘示弱,601實驗所決定成立“物理提純組”,由丁守謙任組長,4名年輕科研人員迅速集結(jié),開始研制硅單晶及物理提純。

      物理提純組成立后,難題可謂一連串。技術(shù)方面,物理組不僅沒有設(shè)備,更缺少技術(shù)資料。歷經(jīng)千辛萬苦,一本俄文版的《半導(dǎo)體冶金學(xué)》令大家如獲至寶。通過自學(xué),隊員們利用一臺廢棄的高壓變壓器,將石墨筒內(nèi)的硅粉加熱,使其變成了硅塊。

      最難的是研制硅單晶爐,那是硅單晶拉制最關(guān)鍵的設(shè)備。但當(dāng)時全國沒有一家單位有硅單晶爐,丁守謙打聽到北京有色金屬冶金設(shè)計院有一臺鍺單晶爐,于是前往“取經(jīng)”。從北京參觀回來后,他憑記憶向大家傳達(dá),選修過制圖課的隊員靳健就在一旁繪圖。不到半個月,一臺拉硅單晶的爐子由圖紙變成了實物?!暗辉嚫静恍小!倍∈刂t說,團(tuán)隊只好改進(jìn)設(shè)計,推翻重來。

      硅單晶爐制成后,剩下的最大難題就是火候的掌握和提拉的速度了。在用其它材料代替硅進(jìn)行了上百次的實驗和演練后,終于要正式拉制硅單晶了。

      實驗用到了費盡周折從蘇聯(lián)購來的一小塊硅籽晶。這塊唯一的硅籽晶,只有印刷廠的鉛字大小(約3×3mm)。它意味著實驗只能成功,不能失??!

      “游擊隊”打了漂亮仗

      1959年9月14日晚9點,實驗開始,物理組全體人員齊聚在自制的硅單晶爐旁。正當(dāng)晶體被拉到3厘米左右長時,馬達(dá)忽然出現(xiàn)故障,停轉(zhuǎn)了。小組立刻改用人工轉(zhuǎn)動……待單晶冷卻后,丁守謙等人仔細(xì)觀察,只見一個黑褐色的單晶體見棱見角,三個晶面閃閃發(fā)光。這不就是大家夢寐以求的硅單晶嗎!經(jīng)過檢驗鑒定,那是一顆純度為3個9(即99.9%)的硅單晶。一個歷史性的成果就此誕生。

      丁守謙和他的小組并沒有停下腳步,他們知道,按照國外的科技資料,硅單晶的純度起碼要達(dá)到5個9(即99.999%),才能派上用場。1960年秋,在一次又一次的反復(fù)改良和試驗之后,他們得到了一根純度達(dá)到7個9(即99.99999%)的硅單晶。

      中科院半導(dǎo)體專家鑒定后認(rèn)為,601實驗所1960年生產(chǎn)的產(chǎn)品純度,已相當(dāng)于美國1953年時的水平,技術(shù)差距縮小到7~8年。它使中國成為繼美國和蘇聯(lián)之后,世界上又一個可以自己拉制硅單晶的國家。 (摘自光明網(wǎng)、《今晚報》 胡春艷 馬曉榮/文)

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