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第300章 氮化镓不僅僅要生產,還得尋找最好的方式!(2 / 2)

“老師,老師!”一名學生興致勃勃地跑了過來:“我們的氮化镓薄膜,成功生長到了四百納米的厚度!”

張同從顯微鏡下抬起頭來:“是嗎?這可是個好消息,我們這就過去看看!”

“老師,這氮化镓到底有什麼用啊?”

“用處當然大了,對了,給你們秦亮師兄打個電話,把他叫過來!”

具體有啥作用……張同也不是很清楚,但是,秦亮對這個東西很重視,還說這是能彎道超車的,按照他的理解,氮化镓這東西,現在最主要的就是造個發光二極管,然後……用在光纖通信了吧?

不用想那麼多了,既然秦亮說有用,那就一定有用!

氮化镓製取實驗室內,各種設備一字排開,看著這些設備,張同就很是感慨,咱們能多種方式手段同步進行,就是因為手頭有錢,咱們西工大搞科研,早就不需要上級撥款了!自己有的是研發經費!

噔噔噔……

“氮化镓出來了?好啊,咱們西工大材料係,又立了大功!”

聽聲音,就知道是秦亮了,隻見他衣衫不整,這臉上還有個紅色的……嘴唇印?咳咳,這大半夜的,把秦亮給從被窩裡叫起來,還真是不合適。

“其實,氮化镓早就造出來了,咱們現在做的,是為了解決工業化生產的問題。”張同介紹起來。

很多東西,實驗室可以製備出來,但是無法工廠大批量生產,因為工廠的環境和實驗室不同,如果直接複製,那帶來的是成本的飆升。

1871年,德米特裡門捷列夫根據自己的元素周期表,預測了镓的存在,1875年,由保羅德布瓦博德蘭發現,又到了1932年,喬治赫伯特瓊斯帶自己實驗室的人,在高溫下降將镓和氨氣反應,支撐了氮化镓材料,發現了這種材料驚人的性能。

第一個優點就是熱穩定性,哪怕在高溫環境中,依舊能保持穩定的性能,這也就意味著,它更耐用,就像是後世的氮化镓充電器,說明書上就有,工作的時候會發熱,彆怕,正常現象。

其次,就是優秀的電子遷移率和電子飽和速度,這些指標是矽等傳統材料的十倍以上,這樣一來,在製造高頻功率器件的時候,有很大的用處。

簡單來說,就是手機裡的射頻元件、5G裡的射頻功率放大器,還有……主動相控陣雷達上的T/R組件等等。

再次,就是它的能隙很寬,傳統的第一代半導體矽,隻有1.1eV,二代材料硒化鎘也不過1.8eV,而氮化镓足足達到了3.4eV,這樣可以減少材料中電子和空穴的複合幾率,從而獲得卓越的光電特性,比如說製造激光二極管,一個小小的燈泡一樣的東西,就能產生405納米的紫光激光。

總之,氮化镓有著各種優秀的特性,誰掌握了它,誰就能掌握未來電子技術!

“目前,國際上最主要的生產氮化镓的方式是金屬有機化合物氣相沉積技術,也就是MOCVD,這種技術在六十年代被提出,到現在,差不多已經趨近成熟和完善了,用TMGa做為镓源,用NH3為反應氣體,保護氣是高純度的氮氣,在高溫條件下,就能在藍寶石襯底上成功製備出薄層氮化镓。”

張同指著其中一台設備說道:“我們最開始製備氮化镓,就是用這個方式,但是,實驗過後,我們就放棄了。”

“為什麼?”

“太貴。”

氮化镓就是個薄膜,需要附著在藍寶石上!而且,其他的原材料,價格都不便宜,所以,這方式雖然已經近乎成熟,而且生產速度快,產品質量高,產量高,但是……

咱們用不起!

“後來,咱們又試過了HVPE,也就是氫化物氣相外延的方式,生產速率快,可以得到大尺寸的薄膜,但是,價格也貴,照樣無法大量生產,所以,咱們最終,開創出來了全新的方式,咱們把它叫做氨熱法。”

張同一邊說,一邊帶著秦亮來到了最裡麵的設備旁邊。

“這是咱們獨創的技術,受到水熱法生產石英的啟發,咱們發明了類似的技術,隻是把溶劑從水換成了氨。”

“這裡麵的高壓反應容器分成兩個區,一個溶解區,一個生長區,溶解區可以將多晶氮化镓溶解,然後生長出來純度高的單晶氮化镓,由於對流關係,生長過程中,沒有參與溶解的镓可以回到溶解區,循環反複使用,這樣的產品,純度高,晶體質量高,關鍵是便宜……”

咱們東方的相控陣雷達能夠做成白菜價,和原料價格低有很大的關係,現在,己方已經找到了正確的方式!

這樣一來,咱們的半導體材料,直接從第一代跨越到了第三代!

從氮化镓材料到相控陣雷達,可能還需要三五年的時間,不過,隻要搞出來,在這個領域裡,咱們就能成為世界第一!

“這東西……有缺點嗎?”

“有,缺點就是生長速率低,產量低,不過,我們可以多安裝這些反應爐,用數量優勢來彌補。反正……便宜嘛。”

秦亮點頭:“嗯,材料係的校辦工廠,可以開始著手生產這種氮化镓材料了,不過,這個工廠需要高度保密,我們不僅僅要挑選可靠的工人,還要請部隊駐紮。”

部隊是願意來當保安的,因為他們知道,西工大的很多研發產品有多逆天。

“好!不過……這氮化镓的產品開發,怕還是需要時間啊。”

“嗯,我們第一個開發的產品,就是T/R組件,也就是高頻射頻元件,這個開發出來,將會讓我們在這個領域裡,達到世界第一!”

“好,那咱們和電子係一起研製!”張同點頭:“接下來,這個項目就是材料係的重點項目!”

“嗯,我們的研發人員,也會因為這些成就而載入史冊!”

在場的學生們,個個精神振奮,目光發亮。

具體怎麼研製,已經不用秦亮來乾涉了,畢竟他也不清楚,他隻要指路就行,指點完了這些,秦亮打了個哈欠,接下來,該回去睡覺了……

“秦亮同學啊,咱們這氮化镓,能不能用在衛星上?”

既然是高頻射頻器件,那當然就得考慮到衛星的使用了。

當年,東方紅響徹太空,靠的就是電子管的優秀性能,美蘇的衛星都是晶體管的,功率太低,和咱們的電子管沒法比,而現在,有了更先進的氮化镓,那咱們的衛星性能,是不是也能上個台階了?

“對啊,咱們的北鬥一號,已經進行了一年半的時間,技術原理都掌握了,接下來就開始設計衛星了,這要是用了咱們的氮化镓,這衛星性能,應該能上一個台階啊!”

北鬥!

80年夏天,項目啟動,航天係也有了重點項目,之後……秦亮就沒管過,任由他們自己研究。

現在……已經到衛星設計階段了!

這個項目,關係重大,現在,GPS還沒有正式組網呢,如果咱們的北鬥雙星先投入使用,那就是全世界第一個衛星導航係統啊!到時候,哪怕先占領了亞洲市場,那也能獲得巨大的經濟利益,北鬥二代,也就可以跟著上馬了。

航天係乾得不錯,等明天,過去看看!

至於現在,還是回去睡覺吧。

PS:氨熱法的原理圖和半導體材料對比。


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