谁家读博士在地下室啊?

白杨沟的段逸朝

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第259章 悬浮的“桥梁”

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“新地平线”总部,“创世”实验室旁的无尘会议室。

时间已经走到了深夜。

压抑的气氛,已经在这间小小的会议室里持续了超过六个小时。攻关小组的所有成员都围坐在会议桌旁,每个人的脸上都写满了疲惫和凝重。

白板上,画满了各种复杂的化学式和物理模型。高翔和李振国教授,已经对“界面反应”的机理进行了数十次推演,但每一种推演的结果,都指向同一个令人绝望的结论:在“创世”打印所需的高能量激光作用下,“冰河一号”中的氢、氮元素,与钨、硅衬底之间的化学反应,是不可避免的物理规律。

他们尝试了各种增加“缓冲层”的方案。从氮化钛、氮化钽,到各种新型的二维材料,王总师和他团队的专家们,几乎将半导体工业中所有已知的界面材料都筛选了一遍。

但结果依旧不理想。

要么,是缓冲层本身与“冰河一号”发生反应;要么,是缓冲层与硅基板的热膨胀系数不匹配,会在低温下产生更大的应力;要么,是缓冲层的引入,会带来额外的“肖特基势垒”,严重影响电学性能。

每找到一条路,都会发现路的尽头是另一堵更高、更厚的墙。

“我们陷入了一个‘不可能三角’。”王总师摘下眼镜,疲惫地揉着眉心,“我们需要缓冲层同时具备:化学惰性、力学匹配性和电学纯净性。但这三种特性,在物理层面是相互制约的。比如,化学惰性好的材料,通常是宽禁带半导体或绝缘体,电学性能就差。而电学性能好的金属薄膜,又太活泼,容易形成合金,污染界面。”

他的话总结了数个小时讨论的核心困境,让气氛更加沉重。

“会不会是激光能量的问题?”徐涛的软件组同事吴越老师,提出了一个想法,“我们能不能进一步降低激光的脉冲能量,只激活表层原子,避免深层反应?”

“不行。”高翔立刻否定了这个方案,他指着白板上的相图,“激光能量一旦低于‘成核阈值’,‘冰河一号’就无法形成稳定的超导相。我们现在用的,已经是理论上的最低能量了。再低,打印出来的就不是超导体,而是一堆无定形的陶瓷粉末。”

李振国教授也补充道:“我们甚至考虑过改变打印环境,比如在超高压惰性气体环境中进行。仿真结果显示,这能一定程度上抑制反应,但无法根除。而且,工艺的复杂性和成本会急剧上升,不具备规模化生产的可能。”

会议室再次陷入了沉默。每一个可能的方向,似乎都被堵死了。所有人的智慧,仿佛都耗尽在了这块小小的芯片和那层薄薄的界面之上。

就在这时,一直沉默不语、在笔记本上不断梳理着所有失败方案的林浩,缓缓地抬起了头。

他的目光扫过白板上那密密麻麻的、被打上红叉的几十种缓冲层材料,又看了看大家脸上疲惫的神情,声音沙哑地开口了。

“各位,我们可能都走进了一个思维的死胡同。”

所有人的目光都汇集到了他身上。

“从下午到现在,我们所有的讨论,都基于一个共同的前提,”林浩站起身,走到白板前,“那就是,我们必须在‘冰河一号’和硅基芯片之间,找到一种‘完美的中间人’,也就是缓冲层。”

“我们尝试了各种材料,但结果证明,完美的中间人并不存在。因为它既要讨好A,又要讨好b,还要自身足够优秀。这种要求,在物理和化学上,本身就是一种悖论。”

他拿起白板笔,没有再去画任何新的材料,而是将之前所有关于“缓冲层”的方案,全部用一个大大的圆圈框了起来,然后在旁边写下了两个字:

“接触。”

“问题的根源,不在于缓冲层是什么,而在于‘接触’这个行为本身。”林浩的声音不大,却让在场的所有人都精神一振,“只要存在物理上的直接接触,界面反应、应力失配、电学串扰这些问题,就会以不同的形式出现,我们永远只能在各种妥协中寻找一个最不坏的结果,而不是最优解。”

王总师皱起了眉头:“林总指挥,你的意思是……?不接触,我们怎么构建电路?这是最基本的前提。”

“基本的前提,就是用来被打破的。”林浩的眼中闪烁着一种独特的光芒,那是一种工程师在找到解决方案时特有的兴奋,“我们一直在想,如何让‘冰河一号’和硅基芯片‘完美地接触’在一起。现在,我想换一个问题。”

“我们如何能让它们,在功能上完美连接的同时,在物理上,实现最大程度的‘隔离’?”

“隔离?”高翔的思维最快,他立刻捕捉到了这个词背后的颠覆性,“你的意思是……构建一个非接触式的通道?比如,利用量子隧穿效应?不行,距离太远,隧穿概率太低了。”

“不是量子隧穿。”林浩摇了摇头,他在白板上,画下了那张经典的示意图——两条平行的线,代表芯片和超导线路。但这一次,他没有在它们之间画任何“缓冲层”,而是画上了无数个微小的、如同桥墩一样的支撑柱。

“我们可以回归最成熟的光刻工艺,在芯片的钨金属引脚之上,制造出数以亿计的、高度统一的、只有几十纳米高的二氧化硅‘支撑柱’。”

“然后呢?”孟院士追问道,他的呼吸开始变得有些急促。

林浩看向他,说出了那个让整个会议室空气都凝固的词。

“然后,在这些‘桥墩’上,我们搭一座‘桥’。”

他再次拿起笔,在那些支撑柱的顶端,画上了一层薄薄的、只有一个线条厚度的平面。

“这座桥,就是石墨烯。”

当这个词从林浩口中说出时,王总师的身体猛地向前一倾,眼中爆发出难以置信的光彩。

林浩没有停顿,他的思路如同决堤的洪水,将一个全新的、宏伟的构想,展现在所有人面前。

“我们的b计划——石墨烯悬浮桥接方案。”

“第一步:利用光刻技术,在芯片上制造二氧化硅‘支撑柱’。”

“第二步:我们将一张完美的、只有单个原子厚度的单晶石墨烯薄膜,利用湿法转移技术,完整地‘铺’在这些支撑柱的顶端。这样,石墨烯薄膜就如同搭起了一座微观世界的立交桥,它本身与下方的硅基板,是物理隔离的,中间只有真空或惰性气体。”

“第三步:也是最后一步。我们再启动‘创世’机器,以这层悬浮的、完美的石墨烯薄膜作为全新的‘基板’,在它的上面,打印我们想要的‘冰河一号’超导线路!”

林浩的声音在会议室里回响,每一个字都敲击在在场所有顶尖科学家的心上。

“石墨烯,是目前已知导电性、导热性最强的材料。它可以完美地将芯片产生的热量,传导至边缘的散热鳍片,解决了散热问题。”

“石墨烯,也是最坚韧的材料之一,足以支撑起上方的超导线路,解决了力学支撑问题。”

“石墨烯,只有一个原子厚度,其引入的‘量子电容’效应微乎其微,几乎不影响下方晶体管的电学性能,解决了信号串扰问题。”

“最关键的是,”林浩看向王总师,“它将‘冰河一号’与硅基板彻底隔离开来。‘创世’的激光,将只作用于石墨烯和超导粉末。而石墨烯的碳原子,化学性质极其稳定,根本不会与‘冰河一号’发生界面反应!”

一个方案,同时解决了力、热、电、化学四个领域的所有难题!

这是一个无懈可击的、天才般的工程构想。

整个会议室里,鸦雀无声。

孟元年士和王总师,两位在半导体领域浸淫了一生的老人,此刻看着林浩,眼神里充满了震撼。他们穷尽了所有已知的技术路线,却被一个年轻人,用一种他们从未想象过的方式,从一个更高维度的视角,轻松地绕开了所有障碍。

良久,孟院士才缓缓地站起身,他没有说话,而是带头鼓起了掌。

掌声从稀疏,到热烈,最终响彻了整个会议室。这掌声,是送给林浩,也是送给整个团队在绝境中不放弃、最终激发出集体智慧的这一刻。苏晓月在会议室的角落里,看着那个在白板前侃侃而谈的身影,眼中充满了骄傲和安心。

“立刻行动!”孟院士的脸上因为激动而泛起了红光,他当场下达了指令,“王总师,你立刻联系中科院纳米所的刘明院士,他是国内做大尺寸单晶石墨烯的头号专家。告诉他,我们需要一片邮票大小的、没有任何缺陷的完美单晶石墨烯,不惜任何代价!”

“高翔,徐涛,你们立刻基于新方案,重新进行建模和仿真!”

“林总指挥,”他看向林浩,眼神里充满了信任和期待,“‘创世’的改造和新工艺的开发,就全权交给你了!”

一场全新的、向微观世界最深处发起的极限总攻,在这一刻,正式拉开了序幕。

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