二九文学

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第428章 从锗到硅的跨越（第4页）

在单晶炉的顶部，一根通过精密伺服电机控制的金属拉杆缓缓下降。

拉杆的末端，夹着一小块具有完美晶格取向的单晶硅籽晶。

这是生长的种子。

当籽晶的尖端刚刚接触到液态硅熔池的表面时。

相变在液固交界面瞬间发生。

在热力学平衡中，液态硅原子接触到温度稍低的籽晶，失去了热运动的动能。

它们没有杂乱无章地凝固，而是像士兵列队一样，严格按照籽晶原有的晶格排列方式，一层一层地在籽晶下方堆积、结晶。

“接触良好。

形成半月形弯月面。

开始提拉。”

李刚操作着控制台上的旋钮。

籽晶杆开始以每分钟几毫米的极度缓慢速度向上提拉，同时以每分钟几十转的速度进行旋转。

而在下方，装满硅液的石英坩埚则以相反的方向缓慢旋转。

随着籽晶的上升，硅液被拉出液面，在冷却区的氩气吹拂下凝固。

一根圆柱形的硅棒，像变魔术一样，从液态熔池中缓缓“长”

了出来。

这个过程对温度梯度的控制要求苛刻到了变态的程度。

如果加热功率稍高一千瓦，刚刚结晶的硅棒底部就会重新融化掉回坩埚；如果功率稍低一千瓦，液态硅就会大面积结晶，将坩埚撑破。

李刚必须像走钢丝一样，时刻盯着液面的光晕变化，手动微调加热功率。

在提拉过程中，一个致命的干扰出现了。

由于石英坩埚壁面的温度高于中心，液态硅在坩埚内形成了强烈的马兰戈尼热对流。

高温硅液从边缘上升，流向中心，再下沉。

这种湍流式的流场，导致从石英坩埚壁溶解下来的微量氧原子，被源源不断地卷入生长界面的硅晶格中。

晶棒直径出现波动。

孪晶现象发生！

在显微结构下，原本应该完美单一的晶格，因为热流的扰动和氧杂质的嵌入，突然发生了晶向的改变，长出了另一个晶核。

这就好比原本笔直生长的树干突然长出了分叉。

这种长有孪晶的硅棒，在电学性能上完全是废品。

为了压制这种热对流。

物理学家们在单晶炉外部加装了一组巨大的超导电磁铁。

利用法拉第电磁感应定律，在导电的液态硅熔池中施加一个强大的恒定磁场。

当液态硅在磁场中流动时，会切割磁感线产生感应电流，感应电流在磁场中又受到洛伦兹力的作用，这个力在刚好与硅液流动的方向相反。

这就形成了一个强大的磁阻尼效应。

原本波涛汹涌的硅液熔池，在磁场的镇压下，变得如同死水一般平静。

氧杂质的对流输送被大幅度削减。