Перелом (СИ) - Суханов Сергей Владимирович (лучшие бесплатные книги TXT) 📗

Сама пленка тоже получалась довольно однородной, тогда как в тех же "мокрых" фоторезисторах однородность была гораздо меньше — тут сказывался и сам факт осаждения из раствора, и необходимость осаждения в несколько слоев, иначе влага выходила бы из пленки недопустимо долгое время. Правда, к лету сорок третьего эта технология уже достаточно продвинулась — ведь полтора года исследователи только и делали, что изучали закономерности осаждения пленок из растворов. Начнут реакцию, тут же ее прекратят — и смотрят в микроскоп — где там начали появляться центры кристаллизации? Как из них растут кристаллиты? А если повысить температуру на пару градусов — не появится ли больше центров кристаллизации, соответственно, не получится ли пенка более однородной? А если добавить, например, медный купорос — не сработают ли его кристаллики зародышами? Ведь он выпадет раньше, так как его растворимость при такой температуре будет меньше. Ну и так далее — по части изучения закономерностей роста пленок мы очень неплохо продвинулись за это время, в том числе научились легировать осаждаемую пленку так, чтобы она сразу имела дырочную проводимость. Ведь химически осажденные пленки, если с ними ничего не делать, имеют электронный тип проводимости — в них осаждается немного больше свинца. Совсем чуть-чуть. Но это и делало их нефоточувствительными — дополнительные электроны, выбитые светом, практически никак не изменяли проводимость элемента, соответственно, это изменение не могли отследить и внешние цепи, в которые он был включен. Дырочная же проводимость как раз резко реагировала на дополнительных электроны — изначально их было мало, поэтому сопротивление элемента было велико — ток без облучения, то есть темновой ток, был невелик. А вакуумная технология позволяла тонко контролировать состав пленки — добавишь чуть больше серы в исходные вещества — и сразу получаешь дырочную проводимость, требуется уже меньше кислорода, причем впоследствии мы заметили, что если делать пленки с высоким сопротивлением, то они деградируют гораздо медленнее, а вот те же химические пленки меняли свои параметры очень долго — собственно, этим и была вызвана необходимость их выдержки почти год. Ну, если не хотим калибровать приборы чуть ли не каждый день. Но поначалу и такие элементы шли на ура — лучше тратить на калибровку пару часов в день, чем вообще не иметь таких замечательных "глаз".

Обнаружили мы и еще один плюс вакуумных элементов — они сохраняли линейность характеристик при повышении напряжения, а чем оно выше — тем выше и быстродействие. Поэтому вскоре мы стали применять эти элементы и в сканирующих системах, где наши "мокрые" элементы работать не могли — они слишком инерционны — время срабатывания было порядка нескольких миллисекунд. В общем — с одной стороны жаль, что мы не сразу выявили все преимущества вакуумных элементов, с другой — те же квантовые точки обещали стать полезным побочным продуктом "мокрых" технологий — глядишь и не потребуется возиться со всеми этими ЖК и плазменные панели. Была и третья технология, поначалу выглядевшая многообещающе, но в ней также самым важным стал побочный продукт.

Глава 14

Но вначале работ еще не было понятно — какая из технологий ИК-детекторов выстрелит. Поэтому мы шли по всем возможным вариантам. Так, мы исследовали и высокотемпературный нагрев. В отличие от осаждения пленок возгонкой, при котором температура не превышала шестисот градусов по цельсию и, соответственно, процесс шел достаточно медленно, при высокотемпературном нагреве исходное вещество нагревалось до температур тысяча сто-тысяча двести градусов — то есть выше температуры плавления сульфида свинца, но еще ниже температуры его кипения. Скорость осаждения пленки при этом была довольно высока — пять-десять минут — и пленка готова. Экономия времени по сравнению с возгонкой — в десять раз. И затем — отжиг подложек с пленкой в муфельных печах при более низкой температуре в шестьсот-семьсот градусов по цельсию, в присутствии кислорода, чтобы активировать фотоэлементы. После активации надо было выдержать элементы несколько месяцев в среде воздуха, но поначалу мы про это не знали — нас подкупала высокая скорость их изготовления. Тем более что часть элементов все-таки работала сразу после отжига, хотя и недолго и нестабильно.

Поэтому-то мы и ставили поначалу почти исключительно на эту технологию. "Мокрую" технологию мы отставили в сторону почти сразу — там работало человек тридцать — просто на всякий случай, благо оборудование было довольно простым — емкости, пробирки, весы и печки — это не вакуумные насосы для других методов. Вакуумная технология возгонки у нас была гадким лебедем, хотя, как потом оказалась, в тех условиях она была единственно приемлемым вариантом — слегка увеличенное время напыления окупалось готовностью элементов почти сразу после окончательной запайки колбы, а отсутствие общения с атмосферой гарантировало стабильность характеристик в течение длительного времени, тогда как высокотемпературная, хотя и позволяла делать сами элементы буквально за минуты, но потом элемент контактировал с воздухом — иначе его просто не активировать — если кислород вводить сразу при напылении, то при тех высоких температурах, что сопровождали процесс напыления, кислород активно реагировал с материалами элемента, создавая оксиды свинца и серы, то есть свободного кислорода между кристаллами почти не оставалось — поэтому требовалась отдельная операция активизации — насыщения кислородом межкристалльного пространства — при гораздо более низких температурах, а отсюда — большое время уравновешивания характеристик, да и последующий контакт с атмосферой или защитным лаком совсем не гарантировал постоянства характеристик. К сожалению, это стало понятно только по прошествии почти двух лет.

Но нам казалось, что вот-вот, совсем скоро, еще чуть-чуть — и мы отработаем технологию. Поэтому мы с завидным упорством бились лбом об стену, проводя многочисленные эксперименты. За счет более высоких скоростей изготовления в этом процессе было занято меньше людей непосредственно на производстве, но вот средства автоматизации тут вводились более ускоренными темпами — человеку гораздо сложнее было выдержать нужный технологический режим, когда требуемые температуры надо было выдерживать чуть ли не несколько секунд, затем меняя их на другие.

Тут-то у нас и начала вводиться управляющая техника на перфолентах. Сама перфолента управляла отдельными элементами печи — вакуумным насосом и нагревательным элементом. В качестве обратной связи для насоса использовалось давление, а для нагревателя — температура, причем если давление еще как-то можно было выставить на самом насосе и просто подождать, когда оно будет достигнуто, то для нагревателя сразу же потребовалось вводить и отсечку по времени работы на определенной температуре — прогрев, доводка до рабочей температуры, выдержка при рабочей температуре и затем — отдельный график для остывания подложки с осажденной пленкой. Поэтому тут уж без перфоленты было никуда. Ну, поначалу-то за всеми этими температурами следил человек, но вскоре эту работу поручили управляющему компьютеру. Тут уж я поучаствовал в процессе разработки от всей души. Еще бы — наконец-то появилось устройство, в котором требовалось хоть какое-то цифровое управление. Конечно, оно было не таким уж и сложным, но, как я и предполагал, это стало только началом.

Сама последовательность действий выглядела простой — выставить значение вакуума для насоса, откачать воздух, дождаться нужного значения вакуума, выставить температуру нагревателя, дождаться ее достижения, выдержать при ней определенное время образец, повторить со следующей температурой — вроде все просто. И наши конструктора сразу же решили ввести в перфоленте два значения — для давления и температуры, потом подумали и добавили третье — для таймера на операционнике, и получалось, что на широкой ленте шло бы три ряда цифр — давление-температура-время — и аппарат бы их отрабатывал. Красота! Почти…