第166章 制造單晶硅
俊仁想了半天決定返回太平洋，首先是那里的水足夠多，其次是那里足夠大。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指物體的形狀和連接方式，而拓?fù)鋬?yōu)化是一種通過優(yōu)化物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)提高其性能的技術(shù)。在俊仁的飛船上，這種設(shè)計(jì)被用于實(shí)現(xiàn)多種功能，包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化、能量效率提升以及適應(yīng)不同的任務(wù)需求。
從外部看，俊仁的飛船是一艘小型且普通的飛碟，這種設(shè)計(jì)有助于保持隱蔽性，避免引起不必要的注意。飛碟的外形設(shè)計(jì)具有流線型特點(diǎn)，有助于減少空氣阻力，提高飛行效率。盡管飛船外觀小巧，但內(nèi)部配備了科研艦所需的所有設(shè)備，包括制造硅晶體或芯片的機(jī)器，甚至一些人類從未見過的高科技設(shè)備。飛船內(nèi)部通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了空間的高效利用。這種設(shè)計(jì)使得飛船在保持較小體積的同時(shí)，能夠容納大量設(shè)備和人員。飛船的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以根據(jù)任務(wù)需求自由調(diào)整大小和形狀，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得飛船在不同的任務(wù)中都能保持最佳的性能。
飛船不僅具備科研功能，還具備資源采集、加工和運(yùn)輸?shù)榷喾N功能。這種多功能性使得飛船在執(zhí)行任務(wù)時(shí)更加靈活和高效。
通過拓?fù)鋬?yōu)化，飛船能夠在保持較小體積時(shí)減少能量消耗，同時(shí)在需要時(shí)快速增大體積以適應(yīng)更大的任務(wù)需求。飛船的內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化，以減少重量并提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。這種設(shè)計(jì)使得飛船在面對(duì)極端條件時(shí)更加穩(wěn)定。飛船的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使其能夠適應(yīng)不同的空間需求，無(wú)論是科研探索還是其他任務(wù)。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，飛船在航行和空間躍遷時(shí)能夠更有效地利用能源，減少能量消耗。
飛船的設(shè)計(jì)考慮到了安全性和靈活性，使其能夠更好地應(yīng)對(duì)隕石等潛在威脅。
太平洋最寬處位于東西方向，寬度約為千米。這一寬度是從南美洲的哥倫比亞海岸至亞洲的馬來(lái)半島測(cè)量得出的�？∪蜀{駛著隱身飛船在太平洋上空逛蕩了一圈。最后選擇回到最開始停放飛船的與那國(guó)島，選這里的原因也很簡(jiǎn)單，與那國(guó)島位于沖繩群島的最西端，屬于沖繩縣。它位于東經(jīng)123°10′，北緯24°30′，是一個(gè)相對(duì)偏遠(yuǎn)的島嶼。
與那國(guó)島屬于沖繩群島，地理位置較為偏遠(yuǎn)，且在1949年，倭國(guó)正處于戰(zhàn)后重建階段，當(dāng)?shù)氐能娛潞兔裼迷O(shè)施相對(duì)較少，這為飛船的停放提供了較高的隱蔽性。
1949年，太平洋上的美軍潛艇主要集中在戰(zhàn)略要地和航道附近，與那國(guó)島相對(duì)遠(yuǎn)離這些區(qū)域，減少了被美軍潛艇探測(cè)到的風(fēng)險(xiǎn)。與那國(guó)島靠近太平洋，擁有豐富的水資源，這對(duì)于俊仁接下來(lái)制造單晶硅的計(jì)劃至關(guān)重要。
俊仁首先使用靜電場(chǎng)將200米長(zhǎng)的硅棒放置到檢測(cè)臺(tái)上。這種技術(shù)利用電場(chǎng)力來(lái)操縱和定位物體，是一種非接觸式的方法，可以避免對(duì)硅棒造成物理?yè)p傷。
接著使用光學(xué)和熱學(xué)檢測(cè)技術(shù)來(lái)評(píng)估單晶硅的純度和分子定向光學(xué)檢測(cè)技術(shù)基于光與物質(zhì)的相互作用，用于評(píng)估單晶硅的純度和分子定向。具體方法包括：通過測(cè)量硅棒對(duì)特定波長(zhǎng)光的透射率和反射率，可以評(píng)估其光學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而推斷純度。某些缺陷或雜質(zhì)在特定光激發(fā)下會(huì)發(fā)出熒光，通過檢測(cè)熒光強(qiáng)度和波長(zhǎng)，可以識(shí)別硅棒內(nèi)部的缺陷。
熱學(xué)檢測(cè)技術(shù)利用熱與物質(zhì)的相互作用，用于評(píng)估單晶硅的熱性能。具體方法包括：通過測(cè)量硅棒的熱導(dǎo)率，可以評(píng)估其導(dǎo)熱性能，這對(duì)于太陽(yáng)能電池和半導(dǎo)體器件的性能至關(guān)重要。
使用熱成像技術(shù)可以檢測(cè)硅棒表面和內(nèi)部的溫度分布，從而識(shí)別潛在的缺陷或不均勻性。
這些檢測(cè)技術(shù)均為非接觸、非破壞性方法，具有以下優(yōu)勢(shì)：不損傷被檢測(cè)物體：避免了傳統(tǒng)接觸式檢測(cè)可能對(duì)硅棒造成的損傷。全面評(píng)估：可以提供關(guān)于硅棒的全面信息，包括純度、分子定向、電性能和熱性能。提高效率：這些技術(shù)通常比傳統(tǒng)方法更快，能夠提高檢測(cè)效率。
在半導(dǎo)體工業(yè)中，單晶硅的純度要求非常高，通常需要達(dá)到9個(gè)9（99）以上，甚至在某些先進(jìn)工藝中需要達(dá)到12個(gè)9（99）的純度。例如，制造芯片所需的單晶硅片純度要求極高，通常要達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后7至9個(gè)9，甚至12個(gè)9的純度。如果純度不夠，甚至還要用激光或者離子注入等方法修復(fù)硅棒提高純度。這種高純度要求的原因在于，硅片中的雜質(zhì)種類和濃度對(duì)晶體管和集成電路的性能有著直接的影響。高純度的單晶硅能夠確保半導(dǎo)體器件性能的穩(wěn)定性和可靠性。在實(shí)際生產(chǎn)中，單晶硅的制備過程包括從石英砂中提取冶金級(jí)硅，然后通過提純和精煉達(dá)到所需的高純度。
俊仁看了一下電腦上顯示的檢測(cè)結(jié)果沒有問題，接下來(lái)也就是最重要，也就最危險(xiǎn)的一步切割硅棒，之所以說(shuō)它危險(xiǎn)，是因?yàn)樗褂盟肚懈睢Ｋ肚懈钍且环N冷切割方法，不會(huì)產(chǎn)生熱影響區(qū)（haz），因此不會(huì)對(duì)切割材料造成熱損傷。這對(duì)于單晶硅這種對(duì)熱敏感的材料尤為重要，因?yàn)闊嵊绊懣赡軙?huì)導(dǎo)致材料性能下降。水刀切割具有高精度和高效率的特點(diǎn)，能夠精確地切割各種材料。這使得它非常適合用于單晶硅棒的切割，因?yàn)閱尉Ч璋粜枰呔鹊那懈钜源_保后續(xù)加工的質(zhì)量。水刀切割過程中，水射流的動(dòng)能用于切割材料，減少了對(duì)材料的機(jī)械損傷。這對(duì)于保持單晶硅的完整性和性能至關(guān)重要。
但水刀切割時(shí)產(chǎn)生的水壓非常高，通常在3000至4000個(gè)大氣壓之間。這種高水壓具有很大的沖力，因此在使用時(shí)通常需要在密閉的玻璃房?jī)?nèi)進(jìn)行，以防止水射流對(duì)操作人員造成傷害。
如果需要人工操作，操作人員需要穿戴笨重的防護(hù)服，以保護(hù)自己免受高壓水射流的沖擊。此外，水刀切割設(shè)備通常配備有安全系統(tǒng)，以確保在操作過程中的安全性。
如果需要人工操作，操作人員需要穿戴笨重的防護(hù)服，以保護(hù)自己免受高壓水射流的沖擊。此外，水刀切割設(shè)備通常配備有安全系統(tǒng)，以確保在操作過程中的安全性。
水刀切割技術(shù)可以切割各種材料，包括金屬、石材、玻璃、塑料等。這使得它在工業(yè)加工中非常靈活，能夠適應(yīng)不同的材料和加工需求。
在半導(dǎo)體行業(yè)中，水刀切割技術(shù)可以用于切割單晶硅棒，因?yàn)檫@種材料需要高精度和無(wú)熱損傷的切割。
俊仁在飛船中使用水刀切割單晶硅棒時(shí)，利用了水刀切割技術(shù)的高精度和冷切割特性，以確保硅棒在切割過程中不受熱損傷和機(jī)械損傷。他將硅棒放置在密閉的玻璃房?jī)?nèi)，并通過電腦連接水刀進(jìn)行控制，以確保操作的安全性和精確性。這種操作方式不僅提高了切割效率，還減少了對(duì)硅棒的損傷，為后續(xù)的半導(dǎo)體制造過程提供了高質(zhì)量的單晶硅材料。
為了達(dá)到納米級(jí)的切割精度，俊仁將水的射流調(diào)整到納米級(jí)，這導(dǎo)致水壓顯著增加。高水壓能夠提供更強(qiáng)的切割能力，但同時(shí)也需要更精確的控制。通過調(diào)整水壓和射流直徑，俊仁能夠?qū)⑶懈詈蟮墓璋舫叽缈刂圃?8厘米。這種尺寸的精確控制對(duì)于后續(xù)的半導(dǎo)體制造過程至關(guān)重要。
俊仁在制造單晶硅和普通芯片的過程中，選擇使用等離子束進(jìn)行研磨，這一技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì)，可以替代傳統(tǒng)的化學(xué)拋光工藝。等離子束研磨技術(shù)可以在不使用化學(xué)拋光劑的情況下，實(shí)現(xiàn)高精度的表面處理。這對(duì)于單晶硅和普通芯片的制造來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼫p少了化學(xué)處理步驟，從而降低了成本和環(huán)境影響。等離子束研磨能夠提供亞納米級(jí)的表面處理精度，顯著提升芯片的良率。等離子束研磨可以實(shí)現(xiàn)無(wú)損傷加工