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重生之工业狂潮

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第二百三十四章 单晶硅棒(3/3)
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通入三氯化硅和氢气,生成硅、氯化氢和四氯化硅,在这个温度下只有硅是固态,所以在反应炉中可以看到硅架上黑色的硅按照圆柱体的形状,像蘑菇一样慢慢长大。

    按照专利技术资料描述,这个过程要持续大约一周的时间,就能积累到目标规格的硅棒,硅含量高达99.999999999%,一共11个9。

    不过此时的硅棒表面坑坑洼洼,其晶体框架结构不均匀,整体是由众多不规则的小晶体构成的,这就是多晶硅。

    这种多晶硅已经可以用于光伏行业,制作太阳能电池。

    不过做芯片需要的是晶格均匀连续、电学性质稳定的单晶硅。

    所以还要完成第三步,提拉单晶硅。

    这一步,技术资料采用了柴可拉斯基法,这种技术出自1918年诞生于博兰达的化学家杨.柴可拉斯基之手,又称直拉法或者提拉法,顾名思义,就是在纯净的硅溶液中拉出一根棒子。

    具体做法是在石英材质的精炼炉中加热融化高纯度的多晶硅,石英的熔点约1700摄氏度,硅的熔点约1400摄氏度。

    陈地忠按照技术资料要求在精炼炉中冲入氩气,把温度控制在1600度左右,然后将一小条晶种,也就是一条细小的单晶硅作为种子浸入硅溶液,再缓慢的向上旋转、提拉,被拉出的硅溶液因为温度梯度下降会凝固成固态硅,细节上看就是细牙签进去、大棒子出来。

    大棒的粗细和质量,取决于工作的温度、旋转的速度和提拉的力度,这时在大棒顶端出现了一段直径几毫米的脖子。

    这是因为在晶种刚接触溶液时会因为热冲击,使晶体发生高频次的滑移和位错,导致最开始的一段容易出现晶体缺陷。

    所以在刚开始时先用高速提拉,拉出一段10厘米左右的脖子,让位错缺陷趋缓直至消失之后,再降低速度开始拉大直径的硅棒,此时凝固的硅棒就和晶种一样是光滑的单晶硅。

    但是,“细脖子”的存在,决定了单晶硅的重量,因为棒子超重会断掉。

    从陈地忠利用系统熔炉的实验数据看,拉直径8英寸的硅棒能拉6米长,12英寸的最长到一

    陈地忠将这些步骤操作完成后,就制作出了芯片的原材料:单晶硅棒。
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