第590章 不改本色

其实她并不仅仅只把台面晶体管的制造方法改进，并且，她打算再把平面的弄出来，只有平面晶体管，才能在各个领域都能应用上。

不论是作为普通的电子元件。亦或是用在国防和航天上，民用和工业上，或者是计算革命上！它永远是最重要的那个！

但是因为组织给的新任务，她没有办法亲自去参与晶体管的研究。

不过，她现在把晶体管的具体制造细节都写下来，也是另外一种参与吧！

说不定，等她再次收到晶体管消息的时候，国家就有钱给她造一个合格的超净间了呢？

保持着这个美好的想法，时珈一脑子越来越清晰。

首先是化学预提纯，也可以叫粗提纯，就是把泥巴洗成粗金属，纯度很差。

这方面时珈一第一个想到的是石英精馏柱，但是国内连拉制石英玻璃管的技术都没有，材料都那么稀缺的情况下，想做一根3到5米长的填充石英珠的精馏柱，简直是天方夜谭。

所以时珈一直接pass。

太穷了！为了省钱，她都开始怀念  pxx  团购了.......化学预提纯出来太差，主要是因为只经过一次简单的蒸馏。

那直接改成三次重复蒸馏法！

用实验室最常见的玻璃蒸馏装置，圆底烧瓶+蒸馏头+直形冷凝管+接收瓶，这套玻璃器皿在现在国内任何一所大学的化学系都有大量库存，成本极低。

为什么要蒸馏三遍，因为精馏柱的原理，其实就是让气体和液体在管子里不断地往上冒、冷凝掉下来、再往上冒，反复洗涤。

那同样的洗涤过程，不用洗衣机洗，用手洗，多洗几遍，加点耐心，总能把杂质降低吧！

除此之外，时珈一在这个环节上，也没有更多的办法了。

这个是锗的粗提纯，但是作为硅的，有个更简单更低成本的方法。

就是著名的西门子法，每个上过化学课的应该都记得这个方法。

这个方法是在1955年就发明出来的，但是因为国际技术封锁的原因，西门子法作为提炼高纯硅的核心技术，被严格垄断了！

时珈一不改本色，凡是西方的技术，她用的心安理得！

只有西门子法提炼的硅，才能达到她想要的纯度！

也只有硅，才能成就平面晶体管！

锗？暂时不着急……..70年代之后，才迎来它作为光学上不可替代材料的王冠！

第一步，就是把粗硅变成气体。

从矿里提取出来，纯度只有90%左右的粗硅敲碎成小颗粒，扔进一个反应罐里。

在300℃的温度下，往里面吹干燥的氯化氢气体。

粗硅就会变成了气体三氯氢硅，同时还带出了一点点铁、铝等杂质。

最后把这些气体冷却成液体，这就是粗三氯氢硅。

第二步，反复蒸馏提纯。

这招跟前面提纯锗的洗三遍一模一样！粗液体反复烧3到4次。

但是每次只收集31到33℃之间的气体，把那些沸点不一样的杂质，比如四氯化硅、铁、铝等一点点甩掉。

洗上4遍后，这液体的纯度就能飙升到5N到6N。

就这样，还没第三步呢，她就能拿到6N的纯度了！！！

时珈一兴奋地甩了甩笔，然后又继续写第三步。

把洗得极其干净的气体，混着高纯氢气，一起吹进一个1100℃的管式炉里。

在炉子里放一根细细的硅棒当地基。

气体碰到高温的硅棒，就会把纯硅吐出来，一层层裹在硅棒上。

当然，这个过程很慢，但是绝对是顶级的慢工出细活，因为它最后的纯度，能达到8N  到9N！

第二个环节就是区熔提纯了。

这个方法时珈一也不打算大改，首先，目前真空腔室脱氧的方法很好，这样材料不会氧化。

据林兰英所述，原方案中，炉子抽成接近真空的状态，然后里面空气分子都没有了，自然就不怕材料被氧化，所以根本不需要再往里充任何保护气体。也就是所谓的用真空来隔绝污染。

再用硅碳棒通电发热，像烤箱一样从外面把锗棒或硅棒烤化。

硅碳棒电阻加热是国内最容易实现的加热方式，缺点是受热不均匀，热量是从外向内传导的。

在这会儿没有电脑和精密的温控仪，温度高不高，全靠大家盯着光学高温计看。

温度偏了，就用手去拧自耦变压器的旋钮。这就导致温度忽高忽低，误差极大。

并且，关于熔化的那一小段熔区怎么往前走呢？

要么是靠工人手动摇丝杠，要么是加热器不动，工人手动把整根棒子往下挪。

而人手摇的速度肯定不如机器匀速，这会导致熔区移动时快时慢，进一步影响提纯效果。

一根棒子走完一趟需要8到12个小时。在这十几个小时里，大家需要全程盯着炉子，极其耗费人力。

又因为提纯效果不好，导致这种烤棒子的动作需要反复烤10-15次。

反正，时珈一当时听了都觉得揪心。

纯折腾人！

不过现在要揪心的是她了，因为硅和锗两种材料，她也需要想出两种方法来改进。因为熔点不一样！

首先，解决受热不均匀这个问题。

在现有单段硅碳棒加热的基础上，在主加热段的前后各增加一段辅助保温硅碳棒。

这样就有了三段硅碳棒，然后各自接独立的变压器，独立调节功率。

这样两头就不漏风了，辅助的保温硅碳棒只需要开主硅碳棒的一半功率就行了。

温度梯度变缓的情况下，熔区更不容易断裂！

而靠工人手动摇丝杠的问题，这个解决方法就更简单了。

加上一套“同步电机+减速齿轮+丝杠”的机械传动装置，让加热器像传送带一样匀速往前走。速度设定为每分钟走2-5毫米就行了。

完全可以解决双手，机器一开，不管白天黑夜，速度永远一样。完全排除人为干扰！

超级简单的方法！

她现在改造的核心法则就是，能用机械的不用电子，能用化学的不用物理，能用玻璃陶瓷的不用稀有金属！

完美！


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