第一百八十一章电影成功研制半导体

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第一百八十一章 电影成功 研制半导体
张知木和卢炳义、李云鹤来到清风子的实验室的时候，看见他这里的人也不少，张炳臣就在这里。张知木心里猜出了几分，张炳臣他们在山西各地正忙着种牛豆，他来到这里很可能是他们的磺胺药物搞出来了。
看大家都到了，客气一番之后，清风子对弟子们说：“开始吧！”
清风子的弟子们立刻把窗户上的窗帘拉上了，屋里只点着电灯。清风子的一个弟子，把一个三脚架上蒙着的布掀了起来。一个木头匣子露出来了。这个木头匣子比原来的照相机大了不少。当这个弟子把两个圆盘子架在这木头匣子上面的时候，张知木心里一惊，难道清风子他们这么快的就搞出来电影了？
清风子的几个弟子，忙活了一会儿，就把屋里的灯闭了。
李云鹤不知道怎么回事儿，“哎！这黑灯瞎火的是干什么？”
没人回答，可是黑暗中传来了有人窃笑声。
突然一道亮光，从那个木头匣子里面射了出来，在对面的墙上照出来一片白光。这时候，匣子里面的发出来有电机转动和和齿轮转动的声音。前面的墙上的白光，马上变成学校操场的图像，一会一个学生的图像从画面里面走过了，一会又有几个学生走过。
此时，不用看，张知木知道李云鹤和卢炳义他们都惊得合不上嘴了。画面里面竟然有活动的人，对他们来说一下子是接受不了的。不过遗憾的是，画面显然达不到每秒钟二十四帧，动画效果明显，估计也就是每秒十几帧，而且画面的焦距调的也不好，人物有些虚。
电影放映了不到三分钟就结束了。清风子的弟子们把窗帘打开了。房间又是阳光明媚。
大家眼睛适应了一下，就开始议论这件事儿了。
“清风子师傅，你们是怎么搞成这能动起来的人影的？”卢炳义忍不住发问了。
清风子做了一番解释后，问张知木：“张总，今天的电影觉得怎么样？”
“是一个巨大突破！”张知木首先肯定了他们的成果，又说：“不过，你们现在的电影显然还达不到每秒二十四帧，动画的效果明显，人物运动还显得不够自然。还有你们摄影的时候，焦距对的不好，人物看起来有些虚。”
“张总一下子就看出来了。我们现在只能达到每秒十六帧，再快了的话胶片曝光就不足了。”清风子说：“那个摄影的焦距是不太好，当时没注意这点。”
“你们经过添加颜料，胶片已经克服蓝光曝光过度其他光曝光不足的问题。你们也可以再改进胶片的曝光敏感度。电影要想达到实用效果，必须达到每秒二十四帧。你们解决了这个问题，我会让扬昌他们把录音技术和你们的胶片结合在一起，那时候我们就能看到有声有影的电影了。” 张知木说：“你们今天完成了摄影、洗印、放映这些非常复杂的工作，是一次重大突破，我要祝贺你们。今后就是改进提高的事儿了。我可以告诉大家，今后电影会是一个非常大的产业。只要你们技术上达到了实用程度，这个产业也很快的就会象火车一样，让世界震惊。”
张知木的话，让所有参加研制电影的都很兴奋，他们的努力得到了张知木的肯定，是非常值得自豪的事儿。再听张知木对这东西前景的描述，他们怎么能不兴奋。
卢炳义也很兴奋，他说：“我要在《科学》杂志上介绍一下电影的事儿。清风子师傅能写一下介绍的文章吗？”
“没问题，我安排人写这篇文章。”清风子听见能在新发行《科学》杂志介绍自己的成果当然高兴。
张知木说：“这电影要给学生们轮流的看一看，让他们也开阔眼界，开动脑筋。”
“好，我在让他们搞一点胶片，再多拍一点内容，让大家看看。”清风子说：“今天请张总过来，还有一个好消息。我们的磺胺已经搞出来了。这不是，张炳臣也在这里，他们已经给老鼠和猪狗兔子的吃了一些，没发现有啥大事儿。下一步我们就要给人做试验。这事儿需要张总来看看怎么办？”
“磺胺的研制成功，对我们全人类来说都是一件天大的好事儿。”张知木听了有些激动，“可惜的是，我吃磺胺类药物过敏。不然我会带头第一个吃这种药物。”
“我看不如这样，我们医院里要是有病人，没救了的话，就可以用这种药物试一试。”卢炳义建议说。
张炳臣说：“我们的意思也是这样，不过这件事儿实在是太大了，人命关天。我们还是想听听张总的意见。”
“我同意给那些危重病人用这种药物。但是一定要争得病人家属的同意，如果病人清醒的话，也要争得病人的同意。”张知木说：“这件事儿的问题是，病人或许有过敏的，他们本来就病危，要是在发生过敏，对他们是有风险的。但是这种药物对正常人来说，过敏一般也不会有生命危险。服用这种药物的剂量，我们要试着来。而且要大量的喝水，因为这种药物容易造成结石。也可以配合小苏达一起服用。”
“实验前一定要把事情和病人说清楚，再签字画押。”卢炳义说。
“我们也可以答应一些病人的条件。比如参加我们的药物试验的，我们可以免去他们的一切治疗费用等等。”张知木说。
“张总要是这么说，我们就知道该怎么办了。”张炳臣说。
“清风子师傅，磺胺研制出来可以救人无数，真的是功德无量啊！”张知木说：“几乎大多数感染病人都可以医治了。过去，由于害怕感染，不敢做的手术也可以做了。”
“那就尽快的实验吧。试验完了，我们就赶紧加快生产。”清风子兴奋之情溢于言表。
“清风子师傅，你们的事说完了吗？”张知木问。
“完了，说你们的事儿吧。”
“是这样的，我们马上准备建设一个大型的造纸厂，但是造纸厂要排出来大量的含有化学药水的污染废水。如果这样的废水要是直接排到河里，那么河水很快的就会污染了。用不到两年，我们的小凌河汾河就会成了死水河。所以我们想建造纸厂的同时，建设一个配套的污水处理厂，将污水处理完了，不会造成太大污染再排放。这件事儿需要你们参与一下。还有，卢先生他们已经在建设生活污水处理厂，我们看看能不能一起解决这件事儿。”
“这件事儿，我们派出来两人参加你们的生产线设计，你们产生的污水都含有啥东西，我们检测完才能知道。我们就想办法把它们从污水里面分离或者沉淀下来，然后把没有污染的水放出去就行。不过我看造纸厂的污染处理和外面的污水厂要分开，他们的污染物不一样，没办法一起处理。”清风子说。
这件事儿也就说定了。
清风子问张知木：“张总，还记得你说的事儿吗？”
张知木知道清风子说的是，以前答应给他们讲半导体方面的课程的事儿，但是由于惦记陈玉峰出关打仗的事儿，心一直不静，也没心思讲课就耽误下来了。张知木说：“清风子师傅说的是讲课的事儿吧。前一阵儿，一直惦记着前线的事儿，耽误了。明后天我们就安排一下，开始讲课吧。这也是头等大事儿。”
清风子说：“我调集了不少人，都准备听课看呢。”
“好这件事儿说定了。”张知木又对张炳臣说：“磺胺类药物可以有很多变种，效果也各有差异。这种药物试验完了，你们还要继续研制新的药物。但是青霉素千万不要放下。”
张炳臣说：“好，张总。通过搞磺胺药，我们也开阔了一点思路。我想对我们搞青霉素有好处。”
本来准备好了，就要给清风子他们讲课，让张知木的一件喜事儿又耽误两天。杨玉琳生了。
不过一向心高气傲的杨玉琳这次非常不满意，因为她生了个女儿。为这事儿，杨玉琳哭了好几次，一直怪自己没本事。张知木只好耐心的给她讲啥是X、Y染色体组合决定生男生女的道理，可是道理讲的再好，改变了有个女儿的现实啊。张知木就只好讲有女儿的好处。不过会这样也就只能让杨玉琳宽心一阵。没办法，张知木只好对杨玉琳说：“你要是实在想要儿子，我们就再造一个。”
张知木心想，现在也没有计划生育指标，自己也养得起。
杨玉琳听了这话才破啼为笑说：“真的？”
“真的，你好一点我们就开始。”弄的杨玉琳反倒不好意思了。
“要是还是女儿呢？”杨玉琳没信心了。
“你要是还愿意，我们继续。”张知木说。
这回杨玉琳笑的不止了，“啥事让你一说，就不一样了。呵呵！”
陪了杨玉琳两天，张知木安排给清风子他们讲课了。
首先，张知木讲到：
“今天，来参加听课的都是我们窑岗的技术精英，大多数听过我们的数学、物理、化学课程，有不少人都参加了电子管和其他材料的研制工作。我们今天就要开辟以前大家没有接触过的一个新的领域，这就是半导体技术。
我们的世界上的物质按照导电能力来分的分为导体，这是容易导电的；有绝缘体，这是非常不容易导电的；还有导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，我们叫半导体。
半导体一般有一个特性，那就是负温度系数。也就是温度升高的时候，电阻减小。
半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体，砷化镓、磷化镓、硫化镉、硫化锌等都是半导体。
我们把不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。”
张知木知道讲这些实在是枯燥的很，但是这些基础必须耐心的慢慢讲。接着张知木又给大家介绍了：
晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。
相邻的两个原子的一对最外层电子（即价电子）不但各自围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共用电子，构成共价键。
在常温下，少数的价电子由于热运动获得足够的能量，挣脱共价键的束缚变成为自由电子。
价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。
在外加电场的作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流。
价电子按一定的方向依次填补空穴（即空穴也产生定向移动），形成空穴电流。
电子电流+空穴电流。自由电子和空穴所带电荷极性不同，它们运动方向相反。
运载电荷的粒子称为载流子。
导体导电只有一种载流子，即自由电子导电。
本征半导体有两种载流子，即自由电子和空穴均参与导电。
半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发。
在这些知识基础上张知木给大家介绍了关键的东西P型半导体和N型半导体以及PN结。
通过扩散工艺，在本征半导体中掺入少量合适的杂质元素，可得到杂质半导体。
在纯净的硅晶体中掺入三价元素，比如硼，使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了P型半导体。
在纯净的硅晶体中掺入五价元素，比如磷，使之取代晶格中硅原子的位置形成N型半导体。
N型半导体中，多子为自由电子，少子为空穴。
P型半导体中，少子为自由电子，多子为空穴。
将P型半导体与N型半导体制作在同一块硅片上，在无外电场和其它激发作用下，参与扩散运动的多子数目等于参与漂移运动的少子数目，从而达到动态平衡，在它们的交界面就形成PN结。
PN结具有单向导电性。
这些基础知识介绍完了，一共花了几天时间。期间张知木更多的是和大家一起讨论问题。张知木明显的感觉到，清风子他们尽管很刻苦，但是理解这些东西还是很困难。因为他们的思维很难进入状态，张知木觉得只有让他们在具体干的时候，慢慢理解了。
张知木开始给他们讲如何制作单晶硅了。其实张知木自己也没见过单晶硅制作，只是看过一些科教片。那时看的时候，也没有想到自己会来制作单晶硅，因此看的也就是个大概。现在要重新把各种工艺问题理顺连接起来还是有很大的困难的。不过自己还是能给他们指出一些方向的，具体的就让他们自己去做吧。
课讲到这里的时候，张知木对大家说：“我想好多听过我课的人都有过这样的经历，讲到这些基础的东西的时候，大家都有一个困难期。因为我讲的这些大家从来没有接触过，知识是新的，大家有一个认识的过程是对的。我再讲的东西，就是需要大家动手如何做的问题。大家动完手以后再回头理解我们刚刚学的东西，就会有更深一步的了解了。这也是认识的规律，我们需要实践认识，再实践再认识。”
接着，张知木又给大家讲了单晶硅生产工艺过程。
首先要将石英砂清洗干净之后，在电弧炉中用碳还原成硅。这样被还原出来的硅的纯度约98-99%。这样的硅是不能制作半导体的，必须将粗硅（ Si） 再转变成四氯化硅： Si + Cl2 → SiCl4 。用精馏的办法将 SiCl4 提纯后，再用纯锌或镁还原 SiCl4 得到较高的单质硅： 
SiCl4 + 2Zn → Si + 2ZnCl2 
最后用物理方法——区域熔融法——来进一步提纯，得到高纯度的单晶硅。 
区域熔融法就是从熔体精炼单晶的一种方法。先将原料粉末熔合预制成烧结棒或材料棒；再使它缓慢通过温度高于该材料熔点的一个区域，使之熔融而再结晶为单晶。这种工艺的特点是任一时刻、原料棒都只有一部分或一端处于熔融的状态，通过移动加热线圈或移动原料棒使熔融区向另一部分或另一端推进而完成单晶生长。借助于重熔再结晶的反复操作，可保证晶体的成分纯净，不含气、固包裹体，结构完美无缺陷。
由于单晶硅硬而脆，切割都是钢丝锯配合碳化硅砂切割。
切割以后还需要抛光，然后才能考虑渗透等工艺。
张知木知道，现在清风子他们能做到这一步那就离制作PN结不远了。不过没有达到这一步，往下讲也没有意义。张知木说：“关于半导体，我只能讲到这里。等大家把单晶硅生产出来，我再给大家讲如何制作PN结和二极管三极管儿。”
张知木抬头看看大家，又说：“我们窑岗现在有两件很复杂的事儿在努力，一个是李云鹤他们组织人准备造汽车，就是用汽油和柴油驱动的车子，有了汽车以后再也不用马匹拉车了。以后我们每个人都可以自己驾驶一辆汽车行走天下。另一件工作就是你们的搞的半导体。想必是我讲到PN结的时候，有些搞过数字电路的和无线电路的就已经会想到，用PN结做的二极管儿制作的门电路会比电子二极管简单得多，也小得多，而且更省电。用半导体二极管代替收音机里的检波二极管也会省事的多。用他们代替整流管儿会更方便。其实，以后还会三极管，集成电路，这些会更深刻的影响我们的生活方式和工作方式。我想说的是，大家努力吧！一个更美好的未来等着你们。”
张知木的话，既很严谨又很感性，让参加学习的这些人，既感到有压力又很兴奋。
压力是，他们都明白他们将会遇到很多以前从来没有遇到过的问题，需要他们一步步的去解决。兴奋的是张知木为他们指出了让他们非常向往的未来。虽然那个未来，他们还不能却知道是啥样，但是一定会是让人想象不到的美好。就象他们不少人刚刚接触到电子管儿的时候，根本想不到会有现在广播电台。现在广播电台已经和大家的生活紧密相关了。所以他们相信张知木说的更美好的未来，一定会非常的美好。
张知木这段时间给清风子他们讲课，用了一个星期的时间，他告诉杨青莲，只要天不塌下来，不许打扰他讲课。杨青莲真的做到了，没有来打扰张知木。可是这一个星期，还真的出了不少事儿。
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宋军占领北海道，元寇登陆九州岛。开辟日本战场。--《南宋记忆》进展

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第一百八十一章 电影成功 研制半导体

第一百八十一章电影成功研制半导体