第260章 步步惊心(2)(1/2)

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成永兴从奉天回到春城不久,暑假就结束了。整个假期,他根本就没有在家呆几天,差不多都是在奉天度过的。  

而他的老乡同学们,都耀武扬威的过足了瘾。  

衣锦还乡,这个词的含义,被大家深刻的体会到了。  

当然,这里面收获最大的,应该还是年纪最小的成永兴吧。随着口口相传,慢慢的,他的作用也被同学们和家长们所认知。  

成永兴甚至在几位女同学的家长眼里,看到了不对劲的眼神。反而是她们的女儿,还是懵懂。  

返校的时候,大家还是成群结队,共同出发。  

这帮青年人,这次离乡和以往不同,他们普遍对未来充满了憧憬。年轻人正是自信心爆棚的年龄,再被家乡父老一顿吹捧,赶英超美,只在等闲!  

大家的包裹里,这次普遍装的都是食物。他们即使有什么要洗的衣服,也是到成永兴那里去解决掉,没有人背脏衣服回来了。  

所以,在回校的列车上,小桌子上摆满了吃的。大家一边坐车,一边吃零食。等到了学校,一点都不饿。  

回到了学校,成永兴要做的第一件事情,就是整理资料,然后准备申请专利。  

在奉天,在科仪厂科研人员的全力配合下,他又迅速攻破了两个重要节点。  

科仪厂作为半导体设备的定点厂,产品虽然并不是全系列,但总的来说,条件要比工大的实验室好很多。  

另外,厂里的加工手段完备,一些小修小补小改,方便得很。  

要不是因为开学,成永兴甚至觉得,在科仪厂做研究,项目的进展完全可以会更快一些。  

第三关,两步法工艺的改良。  

这里,先谈一下蓝光LED的材料选择。  

合适的蓝光LED材料有三类,一类是(碳化硅)材料,一类是ZnSe(硒化锌)材料,另外一类是GaN(氮化嫁)材料。  

由于SiC从物理原理上,就限制了其发光效率不可能高,所以人们很自然地把注意力转向了ZnSe  

基材料。  

GaN的合成十分困难,生长得到的材料具有很高的线缺陷(位错)密度,按照传统半导体物理的认识,GaN  

这么高的位错密度不可能发强光。  

因此,世界上研究蓝光LED的科学家中,选择ZnSe的超过了一万人,而选择GaN的不到10人。  

为了解决GaN的合成问题,剩余的这十名科学家,分别开始了独自的尝试。  

赤崎教授,选择了晶体结构和GaN接近,但是晶格常数失配的蓝宝石作为衬底材料,进行GaN的异质外延(生长)。  

由于晶格失配,GaN外延层和蓝宝石衬底之间存在失配应力,应力的释放会导致GaN内部产生大量缺陷。这样的材料无法应用于器件。  

但这个问题,在1985年,被赤崎教授的弟子,天野浩解决,这就是著名的两步法。  

步骤是,在蓝宝石衬底上先生长一层AlN缓冲层,再将温度升高生长GaN。  

由于缓冲层释放了和蓝宝石之间的失配应力,这种“两步法”生长技术使得的晶体质量显著改善,满足了器件制作的基本要求。  

这个方法的发现,差不多历时前后5年,师生两个人接力,才算搞定。  

按理说,一般的科学研究工作者,进行某项研究的思路,都是踏着前人留下的足迹前进。尤其是没有达到终点之前。  

因为改变前人,甚至推翻前人的工作,完全是得不偿失。  

例如两步法的发现,就用时差不多四五年时间。换个人来研究,是不是也要准备个几年时间?  

这怎么选择,不是一目了然嘛!  

但大侠就是大侠,中村拿到这个论文后,不是继续往下研究,而是放飞自我。  

他决定试试在缓冲层中采用GaN而非AlN的方法。  

具体思路是在低温生长的非结晶状态的GaN膜之上,在高温条件下生长出GaN单晶膜。只要这个取得成功,就可以制出与在底板上直接生长单晶GaN膜相同的构造。  

按照这个思路,中村进行了尝试。  

结果嘛,一次成功!  

这种方法的核心,是采用了低温缓冲层(500  

℃左右)替代了AlN缓冲层。这一基于低温GaN缓冲层的“两步法”工艺,成为日后工业界生长GaN基LED的标准工艺。  

当然了,做出这步改良的理由,也是异常奇怪。中村给出的解释居然是,别人用过的方法,我不用!  

这种“二”的说话方式,成永兴也用过!  

不就是强词夺理嘛!  

谁不会啊!  

你有种!  

别人对的方法,你也别用!  

第四关,退火工艺。  

LED从本质上说是一个二极管,二极管的核心结构是半导体结。pn  

结是由型半导体(内部含有大量自由电子)和型半导体(内部含有大量带正电的自由载流子——空穴)组成的界面。  

而言,n型掺杂比较容易实现,但型掺杂却十分困难。在中经常使用的型掺杂剂是Mg,但是掺入这些杂质后,GaN  

往往仍体现高阻特性,这意味着型掺杂剂并没有被激活,没有起作用。  

这个问题曾困惑了科学界很久,最后也是被天野浩解决的。解决方法是用低能电子束辐照方法来获得pGaN。  

这个方法的发

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