第65章 马不停蹄，核动力驴
“石工，刘厂长，说说高纯石英制品当前都有哪些难点吧。”
北京玻璃厂，会议室，张谦之坐在主位上，环顾左右，开门见山询问。
时间紧，任务重。
没有那么多闲工夫浪费在人情客套上。
所以先前简单寒暄几句，众人便直接转入了会议室，开会研讨高纯石英制品的相关问题。
坐在张谦之左手边的，是建材所的石开山组长，及石英科研组的精英组员；
坐在张谦之右手边的，是北京玻璃厂的技术副厂长刘飞，及技术科、生产科、工艺科相关骨干。
面对这般直白询问，两方人马都没有着急忙慌回答。
石开山和刘飞对视一眼，达成默契，方才先由石开山开口：
“张工，我们建材所石英组主要搞理论研究，我就先说说在高纯石英制品上的理论难题吧。”
“嗯。”
“目前来讲，国内对石英高温熔制机理的认识处于空白状态。普通钠钙玻璃、硼硅玻璃在1000℃左右即可成型，石英玻璃却要1700℃以上的高温。现有硅酸盐理论只能解释常规玻璃成型、冷却、结晶，没有什么资料阐明高温熔融石英的熔体状态、成型稳定条件，我们摸不准温度、气氛、原料状态如何影响成品质量。”
石开山非常苦恼，整张脸差点皱成一团。
“还有吗？”张谦之没有马上回答，而是提议道，“把你们遇到的理论问题，全部说上一遍，我再逐一回答。”
“好的，张工。”石开山没有异议，继续说道，“再就是原料优劣判定缺乏理论依据。目前，我们尚不清楚何种矿料更适合做高温石英制品，无法区分石英砂与单晶水晶的优劣，不清楚矿石内部细微缺陷对成品的影响。”
“嗯，继续。”
“再就是传统玻璃缺陷理论解释不了，在同等冷却条件下，普通玻璃完好，而石英玻璃却频繁开裂、产生密集气泡的现象的原因。现有的相变、应力理论主要针对低温玻璃，无法适配石英超高温熔制、冷却的特殊规律。”
“还有吗？”
“有。据我所知，国内外目前仅有工业耐火石英件粗略标准，尚未有精密实验器皿、特种高纯石英的质量定义。如此，我们也就不知道高纯石英制品到底要优化哪些指标，缺乏具体的、有针对性的攻关方向。”
“还有别的问题吗？”
“暂时就这些。”石开山回头看了一眼自己的组员，见没人补充，方才如此回道。
张谦之闻言微微颔首，陷入沉思，片刻后沉声说道：
“石工，你提的这四个问题我都记下了，我先研究研究，尽快给你回复。”
“劳烦张工了。”石开山自无异议。
通过一些渠道，他了解到张工的研究领域横跨好几门学科，堪称全才。
却也没有妄想过，张工能在听完问题之后，立即给出回答。
毕竟于张工而言，硅酸盐理论好歹是一门新的学科。
就算张工很懂化工，也不太可能在没有展开相关研究的情况下，直接提出新理论……吧？
张谦之可不关心石开山心里怎么想的，自顾自看向北京玻璃厂的技术副厂长刘飞，认真问道：
“技术和工艺层面呢，在高纯石英制品方面，都有哪些问题？”
刘飞在石开山说话的时候，就打起了腹稿，现在面对张谦之的询问，立即有条有理回道：
“技术和工艺上各有四个问题，非常棘手。
“技术上，
“第一，我们缺乏专用熔制设备，也没有成熟的高温热源技术。厂里的石墨电阻炉温度上限不足，温度场不均，无法稳定维持1700℃以上的纯净熔制环境。试制样品的时候，靠着临时改造设备还能顶一顶，但成功率也极低，更不用说量产了。
“第二，高温检测、测温技术缺失。现有测温仪表上限低、精度差，超高温熔融状态下无法精准测温，熔体火候全靠人工经验判断，所以每炉温度都不一致，成品质量极不可控。
“第三，杂质检测能力极度有限。仅有的简易光谱半定量分析，只能检出明显杂质，对细微微量杂质完全无法识别。
“第四，我们缺乏气体纯化技术。尽管业内目前没有任何规范说明燃气杂质对石英成品的影响，但我们从经验出发，直觉认为肯定相关影响肯定是存在的。奈何缺乏气体纯化设备，只能明知存在问题却依然直接使用工业气源。”
张谦之认真听着，也认真记着笔记。
只是听着听着，更加心酸了。
天老爷啊，这也缺，那也缺，到底有什么是不缺的？
哦对了，工程师和工人们的工作热情不缺，克服一切艰难险阻的坚定意志不缺，想尽一切办法解决问题的聪明才智不缺！
“工艺上，”刘飞继续汇报道，
“第一，没有任何国内外可借鉴的石英熔制、成型、退火参数。升温速率、保温时长、降温梯度、火焰配比全部空白，只能靠反复试错来摸索，耗料、耗时不说，成功率也极低。
“第二，原料预处理工艺空白。目前的破碎、清洗、筛选等原料预处理工艺，并不能针对性的提纯石英原料，导致原料先天缺陷带入成品。
“第三，成型工艺极不稳定。超高温熔体流动性特殊，不同于普通玻璃，人工成型极易塌料、变形、壁厚不均。
“第四，缺乏针对性的退火工艺。沿用低温玻璃退火工序处理高温石英，会使得成品极易后期开裂、失稳。”
哐、哐、哐。
从理论到技术到工艺，整整十二个问题砸了下来。
张谦之记笔记记得人都麻了。
哪哪都是问题，都需要尽快妥善解决。
否则连石英坩埚、石英舟、石英管都搞不出来，还想去搞半导体？
痴心妄想！
秉承着尽快解决问题，尽快搞出合用的高纯度石英制品的原则，张谦之放下钢笔，环视一圈后郑重说道：
“石工，关于现有硅酸盐理论只适用于钠钙、硼硅这类低温玻璃，而解释不了1700℃的石英熔体，导致石英高温熔制机理空白的问题，我有如下看法。
“普通玻璃是多种金属氧化物混合，在1000℃上下就变成均匀熔体，冷却后直接形成非静态，它的熔体粘度随温度变化平缓。
“石英不一样，其原料是纯二氧化硅晶体，没有软化区间，只有极窄的高温区间，才会从晶体转变为熔融的玻璃体。
“要把水晶颗粒熔融，就必须把局部温度拉到1700℃以上。
“这个温度下的二氧化硅熔体有两个特殊性质，是过去所有玻璃工艺里碰不到的。
“第一是高温熔体粘度极高。
“第二是二氧化硅熔体极易保留结构缺陷。
“此外，1700℃以上的高温，哪怕是耐火材料，都会缓慢被石英熔体侵蚀，而溶出杂质进入熔体。
“综上所述，我建议石工你们从这三个方向出发，完善石英熔制的基础理论。”
欻、欻、欻！
短暂惊愕于张工当场给出理论指导之后，石开山马上反应过来，旋开钢笔，在本子上奋笔疾书，记下张工说的每一个字。
天籁！
张工的话毫无疑问是仙人指路的天籁之音！
建材所石英组的组员们，和北京玻璃厂的技术人员们，一个个也都埋头狂记笔记。
煮熟的鸭子都送到嘴边了，肯定要吃下去啊！
张谦之则自顾自往下说道：
“关于原料杂质问题，我个人认为这和国内对杂质的认知存在偏差有关。
“石英矿料的杂质其实分为两类，一是宏观包裹体，也就是肉眼能够看见的矿粒；二是晶格固溶杂质，比如铝、钠、钾、铁等，嵌在石英晶体晶格里面，肉眼看不见，但是在900℃以上的高温中会缓慢扩散、析出。
“这个方面，你们可以做一个高温浸出污染试验，也就是将石英和高纯锗共熔，用半导体电学参数反向判定污染，来做一个痕量杂质验证。”
“……”
接下来的一个多小时，直接成了张谦之的独角戏。
石开山和刘飞分别代表建材所和北京玻璃厂，从理论、技术、工艺三个角度提出的十二个问题，全都得到了一针见血的回答。
就算技术和工艺上的八个问题，张工并不是直接给出具体的方案，而是方向上的指引，那也是普天同庆的好消息。
技术和工艺，向来最缺方向上的指引！
捅破那层窗户纸，接下来要做的，无非就是下一些苦功夫、卖一些力气罢了。
中国工人，什么时候怕过卖力气、下苦功夫？
因而会议结束后，张谦之离开北京玻璃厂的时候，石开山和建材所石英组全体组员，刘飞与玻璃厂的技术人员们，一个个已经将张谦之奉为天人。
送别的时候，全都依依不舍。
然而张谦之却离开得非常坚决，没有丝毫多停留哪怕一秒钟的意思。
之所以如此，倒不是他无情。
而是中科院金属研究所的李勋教授和中科院应用物理研究所的人已经到了重工业部，正在等着他呢。
石英坩埚、石英舟、石英管只是锗基半导体完整链路的基础，并不适用于硅链路。
高纯度石墨坩埚才是硅基半导体完整链路的基础。
国内当前却只有冶金用电极石墨，没有半导体用低金属杂质高纯石墨。
一穷二白，百废待兴！
张谦之只能跟一头核动力驴一样，搞完石英坩埚搞石墨坩埚。
就这，还只是半导体产业基础中的基础。
想要推动半导体领域的弯道超车，后续多的是难关需要张谦之一关又一关地硬啃。
单单一个锗基半导体的直拉单晶炉系统，就还有高频感应加热电源，单晶炉真空与保气系统，籽晶夹持、升降与旋转机构等配套设备需要完善。
更别提直拉单晶系统之外，还要搞定扩散炉系统、半导体材料电学检测设备、高纯掺杂源与配套化学处理设施、锗的区熔提纯设备，才能完整打通锗基半导体实验链路。
才能稳定做出锗二极管和锗三极管。
这只是锗，不是硅。
“哎呀我的龟龟，我好难啊！”
坐在嘎斯吉普的右后座上，张谦之看似面无表情，实际心里在哭，也在骂。
抖音，你就不能支棱一点，在刷视频之外，新增一个商城功能吗？
让我能直接买到实物该多好！
哪怕对实物做符合年代技术特征的降维处理也行啊！
我何至于做一头苦哈哈的核动力驴？
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