順著吳漢章指尖的力道,姜明毫不遲疑地抽出那頁預印本摘要,將其移至工作燈刺眼的光暈下逐行審視。
相較於題目,摘要呈現的數據極具衝擊力:鍺[111]表面的懸掛鍵密度高達每平方厘米十的十三次方量級,竟比理想晶格斷鍵數推算出的理論值超出約五倍。
多出的部分源自表面重構、吸附雜質與機械拋光留下的亞表面損傷層。
這就意味著,每一個懸掛鍵都極易化作電荷陷阱,從而在鍺片表面形成極難控制的固定電荷區。
姜明翻開牛皮紙筆記本,先畫出體內平直的能帶,再把靠近表面的導帶和價帶向一側彎曲,在禁帶中間補上密集的表面態能級。
費米能級被這些能級釘在表面以後,表面勢壘便會脫離體內摻雜濃度的控制,原本按擴散濃度計算的耗盡層寬度也會跟著偏移。
他重新拿起兩批起皮試片,將氧化膜裂紋、窗口邊緣漏電與四探針電阻率跳變逐項對照,紙上的兩條問題終於接到了一處。
氧化膜附著力差,源頭在鍺基底與膜層之間的缺陷界面,界面漏電偏高,同樣繞不開這層高密度表面態。
對於雙擴散三極體,這個影響會集中壓在基極與發射極交界附近,少數載流子經過時不斷落入陷阱,電流增益和噪聲指標都會受牽連。
吳漢章看著那張能帶圖,煙拿在手裡許久也未點燃,隨後把兩隻對照盒推到姜明面前。
「照你這個判斷,眼下起皮只是看得見的毛病,管子做出來以後,裡頭還藏著漏電?」
「界面態密度保持在這個量級,窗口即使守住,電學邊界也守不住,得先把表面處理和掩蔽膜當成同一項工藝。」
姜明把謝希德摘要中的測量條件抄到旁邊,心裡那股被氧化膜堵住的煩躁逐漸轉成了明確壓力,問題找到了根,解決工具卻分散在幾個單位。
「請黃先生協調一下,我想當面看她的光電導譜,也把這兩批擴散試片的數據帶過去。」
吳漢章抓起保密電話,先向物理所說明502遇到的器件界面問題,再請黃昆代為轉達討論請求。
當天下午,黃昆回電安排了見面時間,並提醒他們帶齊擴散前後的膜面照片、漏電數據與基片處理記錄。
姜明抵達物理所時,謝希德正在整理準備投稿的實驗曲線,桌上攤著數張光電導譜,波長標尺和樣片編號都由鉛筆寫在邊角。
她先看過黃昆遞來的介紹信,又掃了一遍502的工藝簡報,目光在工廠研究室幾個字上停留了一會兒。
「你們目前討論的是擴散掩蔽,表面態測量和器件工藝隔著幾層條件,先說說實際樣片吧。」
姜明取出六百二十度與五百八十度兩批試片照片,把氧化膜從窗口邊緣起裂、橫向擴散約十微米以及外側漏電上升的測量位置連到同一張圖上。
他接著翻到能帶彎曲示意圖,說明自己對界面缺陷的判斷,只把502已經測到的現象說清,未把推斷當作實驗結論。
謝希德聽到兩批試片都從開窗位置出現剝落,原本整理曲線的手停下來,隨即從文件夾底部抽出一組尚未謄清的光電導譜。
「你看這一段,經過機械拋光的[111]樣片,缺陷能級在禁帶中部堆得最密,酸洗以後峰值會降,可大氣放置後又會回來。」
她把502漏電變化曲線壓在光電導譜下方,沿橫軸調整到相近位置,兩組數據的高值區逐漸對齊。
姜明俯身核對樣片表面處理記錄,發現謝希德測出的高密度區,正對應他們擴散窗口外側電阻率跳變最集中的範圍。
這份重合還不足以直接證明因果,卻把表面態、膜層附著與界面漏電納入了同一條可驗證路徑。
謝希德又取出三組處理數據,其中一組鍺片先在濃鹽酸中浸泡,再用去離子水清洗,隨後立即送入低真空裝置,以四百度加熱十分鐘。
「這樣處理以後,懸掛鍵密度能降約三成,可樣片離開真空再接觸空氣,效果衰退得快,我判斷是表面重新氧化,也可能吸附了氣體分子。」
姜明盯著處理後第一條曲線,腦中已經浮出502那台舊真空室的結構,源雷一號做陽極銅塊釺焊時,它承擔過抽氣與加熱,改造餘地仍在。
「低真空加熱結束後,如果直接在真空里沉積保護膜,把處理後的表面封住,能否把這三成保留下來?」
謝希德把鉛筆放到譜線旁,回答前重新翻了實驗條件頁。
「我這裡能做光電導測試,薄膜沉積設備暫時接不上,這個辦法值得做,膜層材料與界面應力需要你們自己摸。」
接下來的兩個小時,姜明把502可提供的真空度、加熱溫度與石英材料條件逐項列出,謝希德則標明複測表面態密度需要保留的對照樣片。
討論後半段,她主動將酸洗濃度、清洗時間和暴露時間寫進聯合試驗表,還提出每批樣片至少保留一片只退火而不沉積的空白對照。
「光電導譜原始數據可以借你們複製,後續處理結果要共享,正式報告也要註明這些數據來自我的預印本。」
「可以,502的沉積記錄、膜厚和擴散後漏電數據同步送來,樣片也按你的編號規則留檔。」
黃昆一直坐在側面的記錄桌旁,聽到雙方把條件談定,才在硬皮筆記本上寫下502器件方向與表面態、器件界面、聯合課題兩行字。
姜明看見那兩行記錄時,才意識到502與物理所的合作已經從爐溫、提純和單晶生長,正式伸進了器件物理。
回廠以後,他把整套路線寫到黑板上,從鍺片拋光接到鹽酸浸泡、去離子水清洗、低真空退火,再接入真空蒸發氧化矽薄膜與雙擴散。
方旭東逐項抄進時間表,寫到氧化矽蒸發時,筆尖懸在材料來源一欄。
「真空室能改,蒸發源從哪兒取,現成氧化矽粉的純度也難核?」
老孫從材料櫃裡拿出上次加工石英坩堝留下的紙包,裡面裝著王守武送來石英管料的切邊碎片,編號與純度證明仍貼在封口處。
「這堆邊角料一直留著,做坩堝嫌小,放進蒸發坩堝倒合適。」
姜明取出一塊對著燈檢查,隨後讓方旭東把石英碎片清洗、烘乾和空載蒸發加入工序,真空室改造也排進本周前列。
方旭東剛把新版時間表貼上黑板,吳漢章便從厂部帶回一張航郵進度通知。
馮·卡門第二封回信已經進入帕薩迪納附近的投遞範圍,依照現有通信周期,對方的反饋若及時寄出,最快可能在兩周內出現回傳信號。
姜明把通知夾進舊硬皮備忘錄,翻到第三封通信預留頁,在材料界面變化後面寫下變截面耦合,又畫了一條尚未閉合的連接線。
黑板另一側,老孫正將一包石英碎片倒進潔淨托盤,清脆的碎料碰撞聲在工作檯前盪開。
按著新敲定的方案,下一輪試驗得搶在鍺表面重新吸附雜質前,將其牢牢封進一層新膜里。