五十年代女材料学家 第72章 硅单晶棒

西方代表团参观带来的波澜渐渐平息，但其引发的思考与激荡却在中科院新材料研究所内部持续发酵。

交流如同一扇骤然推开的窗，让长期在相对封闭环境中埋头苦干的科研人员更清晰地看到了窗外世界的飞速发展与自身存在的巨大差距。

那种紧迫感，混合着被认可的振奋与不甘人后的决心，化作了更强大的内在驱动力。

八十年代初的共和国，改革开放的春风吹遍大地，万物复苏，经济建设成为中心任务。

而对陆向真和她的研究所而言，这意味着机遇与挑战的并存。

机遇在于，国家对科技事业的投入逐步增加，国际交流的渠道变得相对畅通，可以引进一些急需的先进仪器设备和有限的技术资料；挑战则在于，随着国门打开，国外先进的半导体产品和制造技术如潮水般涌入，对国内刚刚萌芽、尚显稚嫩的半导体产业形成了巨大的冲击。

“造不如买，买不如租”的论调一度甚嚣尘上，许多原本艰难支撑的半导体器件厂在性价比悬殊的进口货面前败下阵来，转而寻求合资或者直接购买国外产品。

这股风潮自然也波及到了上游的材料领域。

研究所辛辛苦苦制备出的高纯多晶硅和单晶硅，虽然性能指标不断提升，成本却在短期内难以与国外规模化生产的产品竞争，订单一度出现萎缩。

一些原本坚定的支持者也产生了动摇，质疑在基础薄弱、投入巨大的情况下，坚持自主研发是否还有必要。

面对这些杂音，陆向真的态度异常坚定。

她在所务会议上，面对几位略显焦虑的中层干部，语气沉静却不容置疑：

“外面的东西再好，也是别人的。核心技术是买不来、求不来、换不来的。今天我们可以因为便宜去买他的硅片，明天他就可以卡我们的脖子，断我们的粮！半导体是工业的粮食，更是国防和尖端科技的基石，这个根基必须牢牢掌握在自己手里。现在的困难是暂时的，越是这个时候，我们越要咬紧牙关，把我们的材料质量提上去，把成本降下来！”

“这不是一个简单的经济账，这是一笔关系到国家长远发展和安全的战略账！”

她作为高层技术专家的论断，与高层战略家的思考不谋而合。

沈屹在规划办的岗位上，也在全力呼吁和推动国家加大对基础材料、尤其是关键战略材料的持续投入。

他组织专家论证，撰写报告，在各种会议上据理力争，强调半导体材料的战略性和不可替代性，最终促使国家在“六五”、“七五”计划中，继续将半导体材料的研究与产业化列为重点攻关项目，给予了相对稳定的经费支持。

这无疑是为研究所撑起了一把至关重要的保护伞。

有了方向的定力和政策的支撑，研究所的工作重点更加清晰：一是持续提升硅材料质量，迈向更大直径，满足集成电路发展的需求；二是布局关键辅助材料，实现国产化替代，摆脱受制于人的局面；三是着眼未来，跟踪国际前沿，开展新型半导体材料的探索性研究。

“进军更大直径硅片”是当务之急。

国际主流已从3英寸向4英寸过渡，并向5英寸迈进，而国内还主要集中在2英寸和3英寸小规模生产上。

更大的硅片意味着更高的生产效率和更低的成本，是发展集成电路的必然要求。

但每增大一英寸，对晶体生长技术、热场设计、控制精度、加工设备都提出了几何级数增长的挑战。

陆向真亲自挂帅，成立了“大直径单晶攻关小组”。

已经成长为研究室主任的江晓担任副组长，负责具体实施。王世钧则带领精兵强将，对现有的单晶炉进行又一次大规模的改造升级，甚至自行设计制造关键部件。

热场均匀性控制是核心难题。

直径增大，熔体内的温度梯度、对流和热应力变得更加复杂，极易导致晶体开裂、缺陷增殖。

林翰民教授虽已退休，但仍作为首席顾问，每天拄着拐杖来到所里，带着理论组的年轻人建立更复杂的三维热-流-力耦合模型，反复模拟计算。

实验室里，气氛常常紧张得如同绷紧的弦。

每一次拉晶试验都耗费巨大，一旦失败，损失的不只是金钱，更是宝贵的时间。

有一次，眼看一炉4英寸硅棒就要成功，却在等径生长后期突然发生晶变，伴随着一声沉闷的巨响，珍贵的硅料和石墨件损毁严重，现场一片狼藉。

操作员是个年轻小伙子，当时就蹲在地上，抱着头哭了起来。

陆向真闻讯赶来，看着满目疮痍，她的心也在滴血。

但她没有责备任何人，而是平静地组织大家清理现场，然后立刻召开事故分析会。

“哭解决不了问题。”她的声音冷静，“我们要搞清楚，为什么会晶变？是热场波动？是功率控制失稳？还是原料纯度问题？或者是机械振动？一点一点查，把所有可能的原因都列出来，逐一排除。”

那段时间，陆向真几乎泡在了实验室和会议室。

她与林翰民、江晓、何沁、王世钧以及每一位参与项目的技术人员反复讨论，核对每一个数据，检查每一个环节。

沈屹晚上来接她，常常看到她办公室里亮着灯，她对着画满曲线和公式的黑板凝神思索，手边放着早已凉透的饭菜。

功夫不负有心人。经过无数次失败、总结、改进，他们最终通过优化热屏设计、引入更精密的数字功率控制系统、加强设备基础抗震性能以及进一步提纯原料等多管齐下的方法，终于稳定地拉制出了共和国第一根无位错、电阻率均匀的4英寸硅单晶棒！

当那根闪烁着均匀金属光泽的“巨柱”从炉中缓缓升起时，整个车间爆发出经久不息的欢呼声。

王世钧这个硬汉再次红了眼眶，用力拍着身边年轻人的肩膀。江晓激动地拿着检测报告，手微微颤抖，声音哽咽地向陆向真汇报：“所长，成功了！各项指标……全部达标！”

这是里程碑式的突破！

它标志着共和国自主掌握的硅材料技术，终于迈过了4英寸的门槛，初步具备了支撑微米级集成电路制造的能力。

“关键辅助材料的攻关”同样是一场艰苦的战役。

陆向真深知，没有高纯的光刻胶、超纯的化学试剂、电子级的气体和靶材，即使有了高质量的硅片，也造不出先进的芯片。这些辅助材料种类繁多，技术要求极高，长期被国外大公司垄断，价格昂贵且供应受限。

她抽调精干力量，组建了多个专项组。

“光刻胶组”由一位新引进的高分子化学博士负责，在原有环化橡胶体系的基础上，开始向更先进的正性光刻胶进军。

这涉及到全新的感光机理、树脂合成、配方优化，难度极大。

实验室里充满了各种化学试剂的味道，研究人员需要反复调整配方，进行涂胶、曝光、显影测试，然后在显微镜下一点点对比线条分辨率、对比度、抗刻蚀性能。

失败是家常便饭，常常因为一个微小的杂质或者配比不当，就导致整批实验失败。

“超纯化学试剂组”则与化工部门合作，重点攻关电子级硫酸、□□、双氧水等。

超纯意味着杂质含量要达到ppb（十亿分之一）甚至ppt（万亿分之一）级别，对生产工艺、容器材质、环境控制提出了近乎苛刻的要求。

王世钧带着人几乎住在了合作工厂，改造设备，优化流程，建立超高纯度的检测分析方法。

“电子气体和靶材组”也同步启动，虽然基础更薄弱，但也开始了艰难的探索。

每一类材料的突破，背后都是无数个日夜的奋战、无数次的失败重来。

经费紧张，设备简陋，但他们硬是凭着一股韧劲，一点点啃下了这些硬骨头。

当第一批性能基本达标的正性光刻胶样品下线，当超纯□□的杂质含量首次达到设计指标时，所带来的成就感是无与伦比的。

它们或许暂时还无法与进口顶级产品媲美，但意味着共和国在半导体材料领域迈出了更完整、更坚实的一步。

“新型功能材料的探索”也在陆向真的布局下悄然展开。

她始终保持着对国际科技前沿的高度敏感。

当国际上化合物半导体——如砷化镓、超导材料、激光晶体等研究兴起时，她意识到这些可能是未来信息技术、能源技术、国防技术的制高点。

她在研究所内成立了“新材料探索研究室”，虽然规模不大，经费有限，但给予了研究人员较大的自由探索空间。

一些富有想象力的年轻人在这个平台上，开始接触和研究这些新奇的材料，为研究所乃至国家的未来进行技术储备。

在此期间，研究所的“学术地位”也日益提升。

陆向真作为国内半导体材料领域的开拓者和领军人物，先后担任了中国科学院学部委员、中国材料研究学会副理事长、国家自然科学基金委员会材料学科评审组组长等重要学术职务。

她主持召开了多次全国性的半导体材料学术会议，推动学科交流与发展。由她主编的《半导体材料科学与技术》丛书，成为了该领域的经典著作，影响了一代学子。

她尤其重视人才培养。她亲自招收和指导博士、硕士研究生，对学生要求极其严格，但又毫无保留地传授知识、提供机会。

她常对学生说：“搞科研，没有捷径可走，就是要坐得住冷板凳，下得了苦功夫。但同时，眼界要开阔，思路要活跃，要敢于想别人不敢想，做别人不敢做。”

她培养的学生，很多后来都成为了国内高校、科研院所和企业的技术骨干，是真正的“桃李满天下”。

而沈屹的工作重心则更多地转向了国家层面的战略谋划。

他深度参与了国家“高技术研究发展计划”（即“863”计划）的策划与论证工作，负责材料技术领域的专项规划。

他高瞻远瞩，强调材料创新的先导性和基础性，推动将新型信息功能材料、高性能结构材料、新能源材料等列为重点发展方向。他利用日益增多的国际交流机会，有限度地推动合作，但始终坚持“以我为主，互利共赢”的原则，时刻警惕技术保护，确保国家利益。

他的视野宏阔，决策果断，又有着丰富的基层实践经验和对技术前沿的深刻理解，使得他在规划岗位上如鱼得水，得到了上下的一致认可。

多年耕耘，政绩卓著，他逐步晋升，最终官至副国级领导岗位，并被授予相应的将军军衔，肩负起为国家科技发展和国防现代化建设擘画蓝图的重任。

尽管职位越来越高，工作越来越忙，沈屹对陆向真的支持与守护却从未改变。他理解她工作的价值和意义，尽己所能为她创造相对宽松的科研环境，在她遇到困难和挫折时给予最坚定的精神支持。

他们是夫妻，是战友，更是彼此最坚实的依靠。

每晚灯下，即使各自忙碌，一个眼神交汇，一杯热茶传递，便能消解一天的疲惫。

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中科院新材料研究所在陆向真的带领下，已不仅在半导体硅材料领域稳居国内头把交椅，更根据国家战略需求，将研究触角延伸至一系列关乎国计民生和国防安全的关键新材料领域。

一天，一封来自航空工业部门的加急公函，被直接送到了中科院新材料研究所所长陆向真的办公桌上。