第166章 製造單晶矽
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俊仁想了半天決定返回太平洋,首先是那裏的水足夠多,其次是那裏足夠大。拓撲結構是指物體的形狀和連接方式,而拓撲優化是一種通過優化物體內部結構來提高其性能的技術。在俊仁的飛船上,這種設計被用於實現多種功能,包括結構優化、能量效率提升以及適應不同的任務需求。
從外部看,俊仁的飛船是一艘小型且普通的飛碟,這種設計有助於保持隱蔽性,避免引起不必要的注意。飛碟的外形設計具有流線型特點,有助於減少空氣阻力,提高飛行效率。盡管飛船外觀小巧,但內部配備了科研艦所需的所有設備,包括製造矽晶體或芯片的機器,甚至一些人類從未見過的高科技設備。飛船內部通過拓撲結構設計,實現了空間的高效利用。這種設計使得飛船在保持較小體積的同時,能夠容納大量設備和人員。飛船的內部結構可以根據任務需求自由調整大小和形狀,這種拓撲結構設計使得飛船在不同的任務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、加工和運輸等多種功能。這種多功能性使得飛船在執行任務時更加靈活和高效。
通過拓撲優化,飛船能夠在保持較小體積時減少能量消耗,同時在需要時快速增大體積以適應更大的任務需求。飛船的內部結構經過優化,以減少重量並提高結構強度。這種設計使得飛船在麵對極端條件時更加穩定。飛船的拓撲結構使其能夠適應不同的空間需求,無論是科研探索還是其他任務。通過優化設計,飛船在航行和空間躍遷時能夠更有效地利用能源,減少能量消耗。
飛船的設計考慮到了安全性和靈活性,使其能夠更好地應對隕石等潛在威脅。
太平洋最寬處位於東西方向,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半島測量得出的。俊仁駕駛著隱身飛船在太平洋上空逛蕩了一圈。最後選擇回到最開始停放飛船的與那國島,選這裏的原因也很簡單,與那國島位於衝繩群島的最西端,屬於衝繩縣。它位於東經123°10′,北緯24°30′,是一個相對偏遠的島嶼。
與那國島屬於衝繩群島,地理位置較為偏遠,且在1949年,倭國正處於戰後重建階段,當地的軍事和民用設施相對較少,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略要地和航道附近,與那國島相對遠離這些區域,減少了被美軍潛艇探測到的風險。與那國島靠近太平洋,擁有豐富的水資源,這對於俊仁接下來製造單晶矽的計劃至關重要。
俊仁首先使用靜電場將200米長的矽棒放置到檢測台上。這種技術利用電場力來操縱和定位物體,是一種非接觸式的方法,可以避免對矽棒造成物理損傷。
接著使用光學和熱學檢測技術來評估單晶矽的純度和分子定向光學檢測技術基於光與物質的相互作用,用於評估單晶矽的純度和分子定向。具體方法包括:通過測量矽棒對特定波長光的透射率和反射率,可以評估其光學性質,進而推斷純度。某些缺陷或雜質在特定光激發下會發出熒光,通過檢測熒光強度和波長,可以識別矽棒內部的缺陷。
熱學檢測技術利用熱與物質的相互作用,用於評估單晶矽的熱性能。具體方法包括:通過測量矽棒的熱導率,可以評估其導熱性能,這對於太陽能電池和半導體器件的性能至關重要。
使用熱成像技術可以檢測矽棒表麵和內部的溫度分布,從而識別潛在的缺陷或不均勻性。
這些檢測技術均為非接觸、非破壞性方法,具有以下優勢:不損傷被檢測物體:避免了傳統接觸式檢測可能對矽棒造成的損傷。全麵評估:可以提供關於矽棒的全麵信息,包括純度、分子定向、電性能和熱性能。提高效率:這些技術通常比傳統方法更快,能夠提高檢測效率。
在半導體工業中,單晶矽的純度要求非常高,通常需要達到9個999.)以上,甚至在某些先進工藝中需要達到12個999.)的純度。例如,製造芯片所需的單晶矽片純度要求極高,通常要達到小數點後7至9個9,甚至12個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複矽棒提高純度。這種高純度要求的原因在於,矽片中的雜質種類和濃度對晶體管和集成電路的性能有著直接的影響。高純度的單晶矽能夠確保半導體器件性能的穩定性和可靠性。在實際生產中,單晶矽的製備過程包括從石英砂中提取冶金級矽,然後通過提純和精煉達到所需的高純度。
俊仁看了一下電腦上顯示的檢測結果沒有問題,接下來也就是最重要,也就最危險的一步切割矽棒,之所以說它危險,是因為他使用水刀切割。水刀切割是一種冷切割方法,不會產生熱影響區haz),因此不會對切割材料造成熱損傷。這對於單晶矽這種對熱敏感的材料尤為重要,因為熱影響可能會導致材料性能下降。水刀切割具有高精度和高效率的特點,能夠精確地切割各種材料。這使得它非常適合用於單晶矽棒的切割,因為單晶矽棒需要高精度的切割以確保後續加工的質量。水刀切割過程中,水射流的動能用於切割材料,減少了對材料的機械損傷。這對於保持單晶矽的完整性和性能至關重要。
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但水刀切割時產生的水壓非常高,通常在3000至4000個大氣壓之間。這種高水壓具有很大的衝力,因此在使用時通常需要在密閉的玻璃房內進行,以防止水射流對操作人員造成傷害。
如果需要人工操作,操作人員需要穿戴笨重的防護服,以保護自己免受高壓水射流的衝擊。此外,水刀切割設備通常配備有安全係統,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服,以保護自己免受高壓水射流的衝擊。此外,水刀切割設備通常配備有安全係統,以確保在操作過程中的安全性。
水刀切割技術可以切割各種材料,包括金屬、石材、玻璃、塑料等。這使得它在工業加工中非常靈活,能夠適應不同的材料和加工需求。
在半導體行業中,水刀切割技術可以用於切割單晶矽棒,因為這種材料需要高精度和無熱損傷的切割。
俊仁在飛船中使用水刀切割單晶矽棒時,利用了水刀切割技術的高精度和冷切割特性,以確保矽棒在切割過程中不受熱損傷和機械損傷。他將矽棒放置在密閉的玻璃房內,並通過電腦連接水刀進行控製,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,還減少了對矽棒的損傷,為後續的半導體製造過程提供了高質量的單晶矽材料。
為了達到納米級的切割精度,俊仁將水的射流調整到納米級,這導致水壓顯著增加。高水壓能夠提供更強的切割能力,但同時也需要更精確的控製。通過調整水壓和射流直徑,俊仁能夠將切割後的矽棒尺寸控製在18厘米。這種尺寸的精確控製對於後續的半導體製造過程至關重要。
俊仁在製造單晶矽和普通芯片的過程中,選擇使用等離子束進行研磨,這一技術具有顯著的優勢,可以替代傳統的化學拋光工藝。等離子束研磨技術可以在不使用化學拋光劑的情況下,實現高精度的表麵處理。這對於單晶矽和普通芯片的製造來說是一個巨大的優勢,因為它減少了化學處理步驟,從而降低了成本和環境影響。等離子束研磨能夠提供亞納米級的表麵處理精度,顯著提升芯片的良率。等離子束研磨可以實現無損傷加工
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