第一百八十四章：离子注入
化学实验室中，韩元将取出来的浓硫酸和浓硝酸按照要求进行稀释到所需浓度后进行混合。
处理好后混合溶液中添加定量的铝粉末就可以制备成含有正三价铝的铝离子溶液。
唯一的问题是注入碳化硅晶体中的铝离子需要稳定在一个相对的浓度中。
这就需要韩元判断铝离子溶液中的铝离子含量具体有多少了。
虽然有些麻烦，办法还是有的。
通过添加氯化镁和氢氧化钠将混合溶液中的铝离子沉淀下来，然后再来进行判断。
用这种方法，多试验几次，韩元也成功的制备出来了符合侵蚀注入要求的铝离子溶液。
制备出合适的铝离子溶液后，韩元将已经通过氢氟酸蚀刻好的碳化硅晶材再一次刷上了一层石蜡，然后将需要注入铝离子的地方清理出来。
处理好后的碳化硅晶材整齐的排放在一个长方形的阔口玻璃容器中。
玻璃容器架在铁架上，下面还有几盏酒精喷灯。
而且这一件玻璃容器和其他玻璃器皿也略有不同。
这一件玻璃容器的玻璃壁中，带着紫色的铜线，有些地方的铜线还是露出来的。
之前制备好的铝离子溶液缓慢的顺着玻璃管倒入容器中，浸没了碳化硅晶材一半左右。
处理好这个后，韩元先点燃所有的酒精灯开始加热铝离子溶液。
等待溶液开始沸腾的时候，再将玻璃容器中的铜线连上了电源，然后合上了电阀。
直播间中的部分观众和各国的科研学者对于韩元制备的硫酸铝和硝酸铝的混合溶液和正在出来的过程很感兴趣，发送弹幕各种询问着。
【这不是硫酸铝和硝酸铝溶液吗？怎么变成铝离子了？】
【话说硝酸和铝反应不是会在铝的表面形成一层致密的氧化膜吗？有氧化膜的铝，即便是铝粉，也不能算铝离子吧？】
【加热，通电，这样就可以将铝离子注入到碳化硅里面了吗？】
【浓硝酸才会形成氧化膜，稀硝酸不会。】
【应该是通过硫酸和硝酸侵蚀碳化硅吧？】
【我在想，芯片也可以这样搞吗？】
【这种离子掺杂的方式，能在碳化硅底层形成稳定的n-漂移层吗？具体能注入到多少毫米？】
..........
看到询问的弹幕，韩元笑了笑，解释道：“要将其符合侵蚀注入要求的铝离子注入到碳化硅材料中并不是一件简单的事情。
“离子注入即便是在现代化工业中也需要特定的工艺和设备来进行处理。”
“其原理是用100kev级的高能将需要注入的离子加速后将其射入到材料中。”
“而离子束中的离子与材料中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的相互作用，逐渐损失能量，最后停留在材料中。”
“最终引起材料表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。”
“集成芯片基本都是采用‘离子注入’这种技术来处理硅基底的。”
“一般来说，硅晶材的n-漂移层都是用铝离子来做的，以前使用最广泛的离子源使用铝金属微波离子源来作为离子束。”
“但离子源的结构非常复杂，制作成本很高。”
“除此之外，相对比硅基芯片，使用铝离子注入碳化硅进行制造形成n-漂移层还有一个很大的问题。”
“那就是碳化硅晶体的原子密度比硅大，要达到相同的注入深度，离子注入工艺需要离子具有更高的注入能量。”
“哪怕是有专业的注入仪器，需要的电压强度一般也要达到350kev，高的甚至要求700kev以上。”
“而且还需要达到一千两百度以上的高温。”
“否则注入深度无法达到要求，无法形成稳定可用的n-漂移层。”
“更关键是，相比较单纯的硅晶体，碳化硅晶体里面掺入了碳原子。”
“而铝离子在通过强能量注入晶体中是还会破坏碳原子的分子键，从而导致成品出现瑕疵。”
“离子注入制造碳化硅芯片的工艺太难，成本太高，这也是碳化硅晶体比单硅晶体更优秀却没有得到广泛应用到集成芯片上的原因之一。”
“当然，大家如果对‘离子注入’这个名字很陌生的话，那换个名字，你们应该就很熟悉了。”
他这样一说，直播间里面的观众顿时好奇了起来，纷纷询问是什么。
看着弹幕，韩元笑了笑，接着道：
“粒子加速器！”
闻言，直播间里面顿时就热闹了起来。
【粒子加速器！】
【好家伙，主播要造这个吗？】
【粒子加速器和粒子碰撞机还是有区别，后者更浪费钱。】
【那个老牛吃嫩草，晚年回国养老的垃圾阻止我们国家建的那个？】
【？？？？？楼上对杨老放尊重点。】
【哪来的臭傻逼？杨老在物理学整个历史里都是能排前五的人，成就不亚于我们常提的任何著名物理学家。】
【讲实话，我也觉得杨老反对的对，有那个钱浪费到这上面，用来研究操作系统、芯片什么不好吗？】
【同支持，几百亿在教育上比建什么对撞机强多了，起码能让网上的睿智少一半，比如之前那个傻逼。】
【我要是他妈，绝对塞回去重生一次，我要是他爸，当年就射墙上了！】
........
看着虚拟屏幕上的弹幕，韩元面无表情，也不想说什么。
越是攀升科技，脑海中的知识信息越多，他才越能理解这些科学家的伟大。
无论是杨老也好，还是平常生活中常提的任何著名科学家。
对于这些拓宽人类知识边界的伟大学者，无论有什么样的黑历史，但谁都没法否认他们对人类的贡献。
至于那些诋毁这些科学家的人，不是蠢就是坏，或者又蠢又怀。
回过神来，韩元接着照顾自己正在通电的铝离子溶液。
其实铝离子源的制造过程就已经设计到了硅基芯片的核心制造了。
只是这点他没有讲明而已，但自己直播间中的一些科研人员肯定是知道的。
他制造的这种介于原始晶体管和集成芯片之间的晶体管虽然和现代化的芯片一样需要进行侵蚀镀刻出来一个n-漂移层和p阱。
虽然有些步骤一样，但其中的区别很大的。
...........
处理好后混合溶液中添加定量的铝粉末就可以制备成含有正三价铝的铝离子溶液。
唯一的问题是注入碳化硅晶体中的铝离子需要稳定在一个相对的浓度中。
这就需要韩元判断铝离子溶液中的铝离子含量具体有多少了。
虽然有些麻烦，办法还是有的。
通过添加氯化镁和氢氧化钠将混合溶液中的铝离子沉淀下来，然后再来进行判断。
用这种方法，多试验几次，韩元也成功的制备出来了符合侵蚀注入要求的铝离子溶液。
制备出合适的铝离子溶液后，韩元将已经通过氢氟酸蚀刻好的碳化硅晶材再一次刷上了一层石蜡，然后将需要注入铝离子的地方清理出来。
处理好后的碳化硅晶材整齐的排放在一个长方形的阔口玻璃容器中。
玻璃容器架在铁架上，下面还有几盏酒精喷灯。
而且这一件玻璃容器和其他玻璃器皿也略有不同。
这一件玻璃容器的玻璃壁中，带着紫色的铜线，有些地方的铜线还是露出来的。
之前制备好的铝离子溶液缓慢的顺着玻璃管倒入容器中，浸没了碳化硅晶材一半左右。
处理好这个后，韩元先点燃所有的酒精灯开始加热铝离子溶液。
等待溶液开始沸腾的时候，再将玻璃容器中的铜线连上了电源，然后合上了电阀。
直播间中的部分观众和各国的科研学者对于韩元制备的硫酸铝和硝酸铝的混合溶液和正在出来的过程很感兴趣，发送弹幕各种询问着。
【这不是硫酸铝和硝酸铝溶液吗？怎么变成铝离子了？】
【话说硝酸和铝反应不是会在铝的表面形成一层致密的氧化膜吗？有氧化膜的铝，即便是铝粉，也不能算铝离子吧？】
【加热，通电，这样就可以将铝离子注入到碳化硅里面了吗？】
【浓硝酸才会形成氧化膜，稀硝酸不会。】
【应该是通过硫酸和硝酸侵蚀碳化硅吧？】
【我在想，芯片也可以这样搞吗？】
【这种离子掺杂的方式，能在碳化硅底层形成稳定的n-漂移层吗？具体能注入到多少毫米？】
..........
看到询问的弹幕，韩元笑了笑，解释道：“要将其符合侵蚀注入要求的铝离子注入到碳化硅材料中并不是一件简单的事情。
“离子注入即便是在现代化工业中也需要特定的工艺和设备来进行处理。”
“其原理是用100kev级的高能将需要注入的离子加速后将其射入到材料中。”
“而离子束中的离子与材料中的原子或分子将发生一系列物理的和化学的相互作用，逐渐损失能量，最后停留在材料中。”
“最终引起材料表面成分、结构和性能发生变化，从而优化材料表面性能，或获得某些新的优异性能。”
“集成芯片基本都是采用‘离子注入’这种技术来处理硅基底的。”
“一般来说，硅晶材的n-漂移层都是用铝离子来做的，以前使用最广泛的离子源使用铝金属微波离子源来作为离子束。”
“但离子源的结构非常复杂，制作成本很高。”
“除此之外，相对比硅基芯片，使用铝离子注入碳化硅进行制造形成n-漂移层还有一个很大的问题。”
“那就是碳化硅晶体的原子密度比硅大，要达到相同的注入深度，离子注入工艺需要离子具有更高的注入能量。”
“哪怕是有专业的注入仪器，需要的电压强度一般也要达到350kev，高的甚至要求700kev以上。”
“而且还需要达到一千两百度以上的高温。”
“否则注入深度无法达到要求，无法形成稳定可用的n-漂移层。”
“更关键是，相比较单纯的硅晶体，碳化硅晶体里面掺入了碳原子。”
“而铝离子在通过强能量注入晶体中是还会破坏碳原子的分子键，从而导致成品出现瑕疵。”
“离子注入制造碳化硅芯片的工艺太难，成本太高，这也是碳化硅晶体比单硅晶体更优秀却没有得到广泛应用到集成芯片上的原因之一。”
“当然，大家如果对‘离子注入’这个名字很陌生的话，那换个名字，你们应该就很熟悉了。”
他这样一说，直播间里面的观众顿时好奇了起来，纷纷询问是什么。
看着弹幕，韩元笑了笑，接着道：
“粒子加速器！”
闻言，直播间里面顿时就热闹了起来。
【粒子加速器！】
【好家伙，主播要造这个吗？】
【粒子加速器和粒子碰撞机还是有区别，后者更浪费钱。】
【那个老牛吃嫩草，晚年回国养老的垃圾阻止我们国家建的那个？】
【？？？？？楼上对杨老放尊重点。】
【哪来的臭傻逼？杨老在物理学整个历史里都是能排前五的人，成就不亚于我们常提的任何著名物理学家。】
【讲实话，我也觉得杨老反对的对，有那个钱浪费到这上面，用来研究操作系统、芯片什么不好吗？】
【同支持，几百亿在教育上比建什么对撞机强多了，起码能让网上的睿智少一半，比如之前那个傻逼。】
【我要是他妈，绝对塞回去重生一次，我要是他爸，当年就射墙上了！】
........
看着虚拟屏幕上的弹幕，韩元面无表情，也不想说什么。
越是攀升科技，脑海中的知识信息越多，他才越能理解这些科学家的伟大。
无论是杨老也好，还是平常生活中常提的任何著名科学家。
对于这些拓宽人类知识边界的伟大学者，无论有什么样的黑历史，但谁都没法否认他们对人类的贡献。
至于那些诋毁这些科学家的人，不是蠢就是坏，或者又蠢又怀。
回过神来，韩元接着照顾自己正在通电的铝离子溶液。
其实铝离子源的制造过程就已经设计到了硅基芯片的核心制造了。
只是这点他没有讲明而已，但自己直播间中的一些科研人员肯定是知道的。
他制造的这种介于原始晶体管和集成芯片之间的晶体管虽然和现代化的芯片一样需要进行侵蚀镀刻出来一个n-漂移层和p阱。
虽然有些步骤一样，但其中的区别很大的。
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