下周一清晨,器件組提前接通測試台,把壓縮後的十二組電脈衝試驗逐項展開。
此後三天,方旭東和老孫輪換守在儀表前,姜明則按器件編號覆核每一次形成電流,直到最後一組參數做完。
周三傍晚,方旭東將三十六張器件工藝卡貼上黑板,按脈衝幅度分成四欄,每欄再按作用時間排成三行,正向電阻、反向電阻與轉換損耗分別用紅藍鉛筆標出。
同一組裡的三隻點接觸鍺二極體取自相鄰切片,觸針由同一批鎢絲磨製,彈簧支架的壓緊位置也經過量規覆核,數據卻散得厲害。
最低一組的正反向電阻比只差百分之八,最高一組則拉開百分之四十二,幾隻轉換損耗合格的器件中間,還夾著反向電阻明顯偏低的樣品。
吳漢章站在黑板前,鉛筆沿十二組數據逐行划過,起先按電脈衝幅度尋找變化規律,劃到第四欄時又退回來,從器件編號末尾重新核對。
「這四組散差最高,脈衝幅度和作用時間各不相同,鍺片卻出自同一段晶體。」
方旭東把對應工藝卡抽出,攤到工作檯上,三十六隻器件使用的鍺片編號依次排開,其中四組高散差樣品都落在第五爐晶體中段偏尾的位置。
老孫取來千分尺,將封存的同批備用鍺片逐片複測,厚度讀數沿著記錄表往下填,最大偏差仍壓在切片工藝允許範圍內。
他又拆開金剛石線鋸的夾具,檢查軟金屬襯片、導軌間隙和鎖緊螺釘,切割面上也找不到足以解釋四成散差的機械傷痕。
「厚薄能對上,線鋸走得也直,若是夾具晃動,同一刀下來的幾片都該受影響。」
姜明把第五爐全長電阻率曲線從文件夾中取出,用玻璃壓條固定在黑板下沿,並將異常鍺片所在區間圈到曲線上。
這段晶體處於三十毫米均勻區內,四探針複測值維持在正負百分之二,曲線中也看不出尾端雜質富集帶來的持續下滑。
方旭東重新編排器件數據,將脈衝參數暫時遮住,只保留鍺片編號、切片位置與正反向電阻比,原先散亂的數字隨位置排列出一條傾斜邊界。
「越靠近中段偏尾,三隻器件之間的差距越大,可同一片上的平均值仍在工作區間。」
姜明拿起一隻拆下的彈簧支架,將觸針壓力標記與形成電流紙帶疊在一起,三輪複測結果彼此接近,壓力變化不足以造成眼前的系統偏移。
電脈衝幅度、作用時間、觸針壓力、鍺片厚度和材料電阻率先後從疑點中退出,剩下的變量落在切割面本身。
「大劉,把高散差組挑四片,低散差組也挑四片,重新拋光後一起放到偏光顯微鏡下。」
大劉把八片鍺片依次固定到載物台,先按切割標線統一方向,再轉動刻度盤尋找消光位置,方旭東在旁邊逐片記下角度。
低散差組的四片在接近同一刻度時暗下去,角度差壓在讀數誤差範圍內,高散差組卻分成幾處消光位置,相互偏開三度到五度。
姜明讓大劉重複一遍,又調換樣片順序複測,第二輪讀數仍落在原來的區間,偏差方向也與晶體切片位置對應。
老孫把第五爐晶體的外形記錄找出來,晶柱生長到後半段時曾出現輕微彎曲,工藝卡只標註表面生長紋連續,因此切片時仍按外圓定位。
夾具鎖住的是晶柱外形,內部晶格主軸卻沿生長方向發生偏轉,越靠近那處彎曲,外圓中心線與真實晶向之間的差距越大。
姜明將偏光讀數寫到黑板右側,又在旁邊列出鍺晶體不同晶向的載流子遷移率關係,幾組器件散差終於落進同一個解釋框架。
同樣的接觸形成條件落到不同晶面,載流子輸運特性便會跟著變化,正反向電阻比和混頻轉換損耗也會產生系統差別。
吳漢章翻開二十四吉赫茲預研方案,找到前級配對二極體一欄,用鉛筆敲著散差允許範圍。
「前級要用配對二極體,散差超過百分之十,平衡狀態就守不住,你現在擺給我的是百分之四十。」
「器件形成工藝還要繼續做,但這一輪的主因已經退回材料加工,切割前必須先確定晶格主軸,再沿目標晶面下刀。」
姜明在工藝卡背面寫下切割前定向、晶面角度標記、轉台鎖定和切後覆核四項要求,把整改上限定在一度以內。
他寫完後走到鐵櫃前,先取出錢學森的黑色講義,翻到晶體結構注釋頁,又從下層文件盒中拿出雷振邦遺稿。
遺稿中那段紅鉛筆標記依舊清楚,五個九純度必須配合晶向控制,否則同批次器件性能散差將吞掉材料進步。
方旭東把這句話與第五爐材料曲線並排看了許久,又低頭翻到遺稿首頁,確認紙張年代與書寫日期。
雷振邦寫下判斷時,國內連穩定的高純鍺料都難以取得,如今第五爐把均勻性壓進正負百分之二,那句提醒才在三十六隻器件上顯出分量。
老孫蹲到切割台旁,食指沿金剛石線鋸導軌滑過,摸到鎖緊座後又比了比晶柱彎曲記錄上的角度。
「我能把下刀位置守到頭髮絲,可晶格藏在裡面,我得先知道該朝哪邊切。」
偏光顯微鏡能找出大致消光方向,樣片本身的雙折射響應、表面加工狀態和讀數解析度,卻限制了進一步定向。
姜明把八片偏光照片壓到遺稿旁,沿著高散差組的角度畫出誤差帶。
「光學定向夠我們查出問題,器件配對要求一度以內,得換X射線衍射。」
吳漢章合上預研方案,問道:「廠里配著這種設備嗎?」
阿克塞方向的微弱脈衝已經壓縮了預研時間,兩個月足以拖住混頻二極體定型,後續接收前級裝配也會隨之順延。
姜明抽出一張方格紙,畫下X射線管、單晶樣品和底片的相對位置:射線穿過底片中央孔照向晶體,背反射斑點再落回底片。
「等現成設備來不及。只要找到可用的X射線管和高壓源,我們就在502搭一套背反射勞厄定向裝置。」
吳漢章盯著圖上的管電壓欄,又看了一眼黑板上超過百分之四十的器件散差,將預研方案夾進帆布公文包。
「我去找張廠長查設備渠道。你今晚把管源、供電、屏蔽和底片判讀條件列清楚,明早按清單找東西。」
姜明把方格紙折好收入文件夾,方旭東則收攏偏光照片,將晶體位置、消光角度和器件散差抄進筆記本末頁,最後添上一行。
五個九解決了材料純度,三點八度的方向偏差,卻攔在二十四吉赫茲前級門口。