Глава 876. Проект уровня S •
Полчаса - это недолго, пока Сюй Чуань наблюдал за этим лунным материалом с помощью сканирующего электронного микроскопа, в лаборатории, с другой стороны, тестирование также было успешно завершено.
Результаты анализа лунной породы с помощью полевого эмиссионного сканирующего электронного микроскопа сверхвысокого разрешения были представлены в виде таблиц данных и изображений.
Подключив цветной принтер и устройство для печати изображений, Ван Хан, ответственный за проведение эксперимента, быстро распечатал соответствующие графики данных.
"Академик Сюй, директор Чжао, результаты анализа полевого эмиссионного сканирующего электронного микроскопа готовы."
Взяв данные эксперимента у него из рук, Сюй Чуань быстро начал их просматривать.
По сравнению с обычным сканирующим электронным микроскопом, полевой эмиссионный сканирующий электронный микроскоп сверхвысокого разрешения, хотя и требует гораздо больше времени.
Но он может увидеть гораздо больше.
Особенно оборудование в Исследовательском институте "Синхай", использующее новейшие технологии цифровой обработки изображений, предоставляющее новейшее оборудование для сканирования изображений с высоким увеличением и высоким разрешением, стоит дорого, но в то же время позволяет лучше наблюдать за самим материалом.
Сканирование лунной породы из кратера Яочи, в целом, мало чем отличается от того, что наблюдается с помощью обычного электронного микроскопа.
Но в деталях разница огромна.
Например, на SED-изображении обычного сканирующего электронного микроскопа можно наглядно увидеть толщину углеродных нанотрубок и состояние переплетения между углеродными нанотрубками.
Но на STEM-изображении полевого эмиссионного сканирующего электронного микроскопа можно увидеть мелкие гранулированные структуры, скрытые в трехмерной структуре.
Эти гранулированные структуры невозможно увидеть в экспериментах с традиционным сканирующим электронным микроскопом.
Кроме того, полевой эмиссионный сканирующий электронный микроскоп имеет уникальные режимы светлопольного изображения BF, темнопольного изображения DF, а также высокоуглового кольцевого темнопольного изображения HAADF и так далее.
Эти изображения имеют разные преимущества визуализации, их можно использовать в сочетании в зависимости от состояния образца, а результаты визуализации взаимно проверяются.
И на высокоугловом кольцевом темнопольном изображении HAADF этой лунной породы из кратера Яочи Сюй Чуань обнаружил нечто особенное.
"Интересно, на HAADF-изображении траектории и интенсивность вторичных электронов этих углеродных нанотрубок имеют явные различия в яркости и темноте по сравнению со светлопольным и темнопольным изображениями."
Пробормотав что-то себе под нос, он посмотрел на лист бумаги в руке, в его глазах читалось задумчивое сияние.
На изображении, увеличенном в 1 000 000 раз, упорядоченные углеродные нанотрубки имели явные различия в яркости.
Энергетическая реакция, контраст состава и контраст морфологии на HAADF-изображении имели некоторые явные изменения.
Рядом Чжао Гуангуй слегка нахмурился и сказал: "Этого не должно быть, HAADF-изображение теоретически не должно иметь такой большой разницы в контрасте и энергетической реакции с BF- и DF-изображениями."
Хотя три способа визуализации имеют свои различия, и формируемые изображения также будут иметь различия, но такая большая разница в энергии и контрасте встречается редко.
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Нет ничего невозможного, если эти углеродные нанотрубки образовали легирование с подложкой, создав структуру, похожую на полупроводниковый затвор в интегральной микросхеме, эти различия можно объяснить."
Услышав это, Чжао Гуангуй удивленно посмотрел на него и не удержался от вопроса: "Вы имеете в виду, что если на поверхности этих образцов существует разница в распределении потенциала, например, структуры, подобные полупроводниковому p-n переходу, интегральной схеме со смещением и т. д., то разница локальных потенциалов повлияла на траекторию и интенсивность вторичных электронов."
Сюй Чуань кивнул и сказал: "Да, на данный момент это предположение наиболее вероятно объясняет такую разницу в энергии и контрасте."
"Хсс~"
Чжао Гуангуй втянул в себя воздух и удивленно сказал: "Если это так, то это, скорее всего, естественная интегральная плата из углеродных нанотрубок?"
Глядя на отчет об экспериментальных данных в руке, Сюй Чуань задумчиво сказал: "Я не отрицаю такую возможность, но, на мой взгляд, вероятность того, что это естественная интегральная схема из углеродных нанотрубок, все еще очень мала."
"А?"
Услышав это, Чжао Гуангуй и двое других исследователей в лаборатории бросили на него удивленные и недоуменные взгляды.
Судя по данным HAADF-изображения, это очень явная разница в контрасте потенциала, и, как правило, такая разница обычно проявляется только на полупроводниках.
Поскольку полупроводник имеет локальную разность потенциалов, в области положительного потенциала вторичные электроны как бы удерживаются и не могут легко выйти, поэтому в этих областях выход вторичных электронов меньше, и изображение кажется темнее;
Напротив, в области отрицательного потенциала вторичные электроны легко выталкиваются, выход выше, и изображение кажется ярче, это и есть контраст потенциала.
Как правило, анализ полупроводниковых устройств других стран, например, чипов, проводится путем изучения контраста потенциала.
(Это структурная диаграмма чипа под электронным микроскопом, на которой можно четко увидеть различия внутри)
Глядя на отчет об эксперименте в руке, Сюй Чуань немного подумал и объяснил: "Хотя, судя по изображению сканирования, при приложении смещения в определенной степени присутствует подложка с полупроводниковыми свойствами."
"Но разница между ним и углеродной интегральной трубкой все еще очень велика, с точки зрения материаловедения, я лично склоняюсь к тому, что он подвергся воздействию внешней силы и был легирован некоторыми другими материалами, что привело к разнице в сопротивлении."
"Посмотрите на третье изображение, можно ясно увидеть, что углеродные нанотрубки в третьем ряду имеют разную молекулярную яркость."
Слегка помолчав, он продолжил: "Но это направление можно изучить, посмотреть, что это за легирующий элемент, и позаимствовать это, это все еще очень хорошо."
Глаза Чжао Гуангуя загорелись, он уставился на данные эксперимента в руке и сказал: "Ты имеешь в виду исследование легирования углеродных полупроводников?"
Сюй Чуань кивнул, с улыбкой на губах сказал: "Да, хотя углерод и кремний похожи по свойствам, но все же имеют большие различия."
"Углерод - проводник, а кремний сам по себе является полупроводником, поэтому идеальное легирование углерода, чтобы превратить его в стабильный углеродный полупроводник, также является очень сложной задачей."
"Но теперь Луна указала нам направление."
"Хотя углеродные нанотрубки в этом материале не являются интеграцией углеродных транзисторов, но они содержат легирование другими элементами."
"Проверьте, что это за элементы, участвующие в этих углеродных нанотрубках, а затем воспроизведите это с помощью углеродного материала высокой чистоты, чтобы посмотреть, каковы характеристики во всех аспектах."
"Возможно, это также поможет нам решить еще одну сложную проблему углеродных чипов."
Чжао Гуангуй кивнул и сказал: "Я сейчас же организую людей для проведения экспериментов в этом направлении!"
Получение идей и вдохновения для исследований из природных материалов или, скажем, живых организмов в природе - не редкость.
Например, геккон и механическая рука-захват, кожа акулы и покрытие кораблей, купальники, семена клена и дроны и так далее.
И этот кусок лунной породы перед нами также может дать нам несколько очень хороших идей.
Во-первых, это упорядоченные, плотно расположенные углеродные нанотрубки, это самое важное открытие.
Это имеет огромное значение для нашего исследования того, как эффективно интегрировать углеродные транзисторы в углеродные чипы.
Во-вторых, это микроструктура, обнаруженная с помощью полевого эмиссионного сканирующего электронного микроскопа.
Эти углеродные нанотрубки, присутствующие в лунной породе, имеют явные признаки легирования. Возможно, это вызвано изменениями внешних условий, таких как температура, давление и т. д.
Это также важно для нашего исследования того, как изготовить высокопроизводительные полупроводниковые переключатели из углеродных нанотрубок.
Хотя это самая сложная часть, это не значит, что нет других проблем.
Например, углерод является проводником, обладает электропроводностью, как чистый, так и нечистый углерод может проводить электричество. А контроль бездефектной структуры наноуглеродных материалов, превращение в полупроводник и контроль чистоты полупроводника - все это также становится чрезвычайно сложными проблемами.
Точнее говоря, сложность применения углерода в полупроводниках выше, чем у кремния, и недостатков больше.
На самом деле, нельзя не сказать, что кремний - лучший, или, скажем, наиболее подходящий материал, который человечество нашло в области чипов на данный момент.
Общие характеристики и пригодность углерода, с точки зрения современных технологий, намного уступают кремнию в области чипов.
Таланты, взращенные ведущими полупроводниковыми компаниями, такими как Intel, Applied Materials, Lam Research, Tokyo Electron... не дураки.
Без преувеличения, в большинстве случаев, будь то в академических кругах или в различных исследовательских институтах, будь то идеи, пришедшие в голову, или внезапно возникшие мысли, эти компании на самом деле исследовали их еще двадцать или тридцать лет назад.
И затем из-за этой идеи, или из-за какого-то неустранимого дефекта этого материала, или из-за чрезмерной сложности исследования, они решительно отказывались от них.
Для таких вещей, как чипы, какими бы прекрасными ни были другие характеристики, если один ключевой показатель не соответствует требованиям, он сразу же отбраковывается.
Например, германий.
Кристаллы германия имеют собственную деформацию, подвержены тепловому и холодовому дрейфу, что ухудшает стабильность чипа.
Одного этого было достаточно, чтобы германий был массово заброшен промышленностью после появления кремния.
Развитие кремниевых чипов до нынешнего этапа - это оптимальное решение, выработанное промышленностью в результате бесчисленных попыток и исследований на протяжении десятилетий.
По крайней мере, это оптимальное решение в нынешнем развитии технологий.
И в этом отношении общие характеристики и оценка углерода действительно не дотягивают до кремния.
Конечно, это не значит, что у углерода нет будущего.
Напротив, перспективы углеродных чипов намного больше, чем у кремниевых.
Более высокая степень интеграции, более высокая скорость вычислений, невосприимчивость к квантовым эффектам, низкое энергопотребление, низкое тепловыделение, высокая подвижность электронов, более подходящие для высокочастотной и сверхчастотной работы, чем кремниевые чипы, и так далее.
Все это преимущества углеродных чипов.
Но сложность их изготовления велика.
По сравнению с кремниевыми чипами, сложность изготовления углеродных чипов при нынешнем уровне технологий больше не в один-два раза.
Будь то упорядоченное и стабильное расположение углеродных нанотрубок, контроль чистоты углеродных полупроводников или очистка углеродных нанотрубок - все это огромные проблемы.
Поэтому, по сравнению с этим, кремниевые чипы с более низкими техническими требованиями, несомненно, были основным выбором для исследований и разработок в то время.
Конечно, с другой стороны, зависимость от пути также является очень важной причиной.
За последние десятилетия полупроводниковые технологии, особенно технологии производства интегральных схем, были основаны на кремниевых продуктах.
За это время весь мир вложил и продолжает вкладывать бесчисленные человеческие и финансовые ресурсы в совершенствование технологий.
В такое время менять направление, если только нет преимущества в десятки раз, никто не захочет.
И хотя углеродные чипы действительно более совершенны, но, честно говоря, они не имеют преимущества в десятки раз по сравнению с кремниевыми чипами.
Поэтому в прошлую эпоху углерод был заброшенным материалом в области чипов.
Просто это отличие от других материалов, таких как кристаллы германия.
Кристаллы германия и подобные материалы были заброшены из-за дефектов и худших характеристик по сравнению с кремнием.
А углеродные транзисторы были заброшены из-за чрезмерной сложности разработки технологий.
В лаборатории, после обсуждения данных эксперимента по тестированию полевого эмиссионного сканирующего электронного микроскопа, Сюй Чуань, взяв данные эксперимента по тестированию полевого эмиссионного сканирующего электронного микроскопа, первым вернулся в свой кабинет.
"Сыи, академик Чан Хуасян сейчас в исследовательском институте или на базе Сяшу?"
Проходя мимо комнаты ассистентов, он спросил Шэнь Сыи, ассистентку, которая разбирала документы в руках.
"Академик Чан сейчас находится на космической базе Сяшу и руководит лунным проектом, нужно ли мне связаться с ним?" - быстро ответила Шэнь Сыи.
"Не нужно, я сам ему позвоню."
Помахав рукой, Сюй Чуань вошел в кабинет, взял со стола телефон спецсвязи и позвонил на космическую базу Сяшу.
Связавшись с академиком Чан Хуасяном, он с улыбкой сказал: "Академик Чан, это я, мне нужно вам кое-что сказать."
На другом конце провода Чан Хуасян кивнул и сказал: "Говори, я записываю."
"Институт материалов сделал важное открытие при исследовании лунной породы, собранной в кратере под названием 'Яочи'."
"Теперь мне нужно, чтобы космическая база Сяшу и лунная аванпостная исследовательская станция организовали людей для проведения самого подробного исследования этого кратера, соответствующие требования к исследованию я позже попрошу кого-нибудь отправить вам."
Сказав это, он тут же добавил: "О, да, приоритет проекта, связанного с этим исследованием, - S."
Услышав это, выражение лица академика Чан Хуасяна на другом конце провода изменилось, он быстро ответил: "Хорошо, как только я получу материалы, я немедленно организую людей для проведения соответствующих работ."
В исследованиях Исследовательского института "Синхай" планирование проектов унифицировано и в целом делится на шесть основных категорий: S, A, B, C, D и F.
Из них F-класс - самый низкий, это проекты, производные от обычных исследовательских проектов класса D, и ресурсы, которые можно мобилизовать, ограничены самим проектом.
Если требуются дополнительные ресурсы, необходимо сначала сообщить об этом в проект класса D, а затем руководитель проекта класса D подает заявку.
А S-класс - самый высокий уровень.
Для проектов такого уровня, когда возникает потребность в ресурсах, все отделы института должны в кратчайшие сроки завершить интеграцию ресурсов и расстановку кадров, и даже приостановить некоторые первоначальные исследования, выделить людские и материальные ресурсы для содействия соответствующей работе.
То, что Сюй Чуань оценил приоритет как категорию S, Чан Хуасян может себе представить, насколько важно это открытие на Луне.
Хотя он не знает, есть ли проекты S-класса в трех других исследовательских институтах, но в Институте аэрокосмических исследований есть только два проекта S-класса.
Верно, Институт аэрокосмических исследований + космическая база Сяшу, можно сказать, сейчас являются самой основной и стержневой аэрокосмической силой Китая, но в руках у них только два проекта S-класса.
Это строительство лунной аванпостной исследовательской станции и строительство лунного орбитального ускорителя масс.
А проект лунной биосферы, проект пилотируемого полета на Марс и даже предыдущая разработка космического корабля второго поколения не вошли в проекты S-класса, а были оценены только как класс A, можно представить важность этого открытия.
Без преувеличения, каждый проект S-класса в Исследовательском институте "Синхай" может повлиять на развитие всей страны и даже всего мира.