Техника и технологии

[cherry]

CdхHg1-хTe
- вершина вершин
полупроводниковой науки и техники.

Всякий период в истории человечества характеризуется чем-то великим. Древний мир - философией Конфуции и Аристотеля, пирамидами Египта и храмами Парфенона … Новое время - географическими открытиями, Возрождением, системой Коперника, механикой Ньютона и Галилея... 19-й век - век пара, электричества, дизеля, железных дорог, телеграфа, таблицы Менделеева, электронов Резерфорда, Х-лучей Рентгена…

Впрочем, электроны и рентген - это уже скорее век 20-й. Он знаменит покорением всех вершин Мира в Гималаях. И столь же впечатляющими вершинами науки и техники: теорией относительности Эйштейна и атомом Бора. Открытием Большого Взрыва, породившего Вселенную, квантов, позитронов и нейтронов. Атомного ядра и его невообразимой энергии. Лазеров, радио, телевидения… Самолёто- и ракетостроением, космической навигацией, индустрией полимеров, компьютерами… И, конечно же, полупроводниковой наукой, техникой и технологией.

Сейчас, наверное, любой грамотный знает слова: кремний, транзистор, процессор. Знает, что это - хай-тек (high-tech = высшая техника, технология).

И действительно, современная цивилизация немыслима без производства кремния и, на его основе, электронных приборов, больших - БИС и сверхбольших интегральных схем - СБИС. И всё это - наивысшие достижения научной, инженерной и технической мысли. То, чем был славен ЗЧМ.
То, чем отличался мой хороший знакомый Панков (Валерий Минаевич). Технолог, умевший растить слитки кремния без дислокаций или всего с одной-двумя. И знавший, как от этого зависит диаметр слитков. Мне посчастливилось помогать ему в расчёте профиля слитка, если в процессе вытягивания его из расплава в нём появляется или исчезает хотя бы одна дислокация.

В кремний впрессован труд и разум тысяч учёных и инженеров Мира. ЗЧМ, однако, решал и куда более сложные задачи. Например, производства GaAs, GaP или эпитаксии AlхGa1-хAs (а то и вовсе AlхGa1-х-y InyAs(Si)). И тоже довелось поучаствовать в математическом моделировании этих процессов. Подробнее об этом - далее.

Думается, не надо особо разъяснять, что технология GaAs и слоёв AlхGa1-хAs(Si) на нём посложнее, чем Si . Это может быть очевидно даже человеку, далёкому от химии или полупроводников.

Но вершиной всех вершин в этом смысле является CdхHg1-хTe - кадмий-ртуть-теллур - КРТ.

Вспоминается один разговор с Сашей Якименко (Александр Дмитриевич). Он тогда приступал к строительству вычислительной модели электрических свойств (точнее, температурной зависимости удельного сопротивления - «ро» и коэффициента Холла). И тогда мы «горевали»: вот чёртов материал. Ничем нельзя пренебречь и всё максимально сложно. К примеру, "ро" и "Холл" зависят от концентраций и подвижностей минимум трёх типов носителей заряда. На подвижность влияют минимум три разных механизма. На время жизни носителей - тоже. Концентрация зависит от ширины зоны и минимум четырёх типов электрически активных дефектов и основные из них - многозарядные. Края зон размыты, дефекты не локальны…

Для сравнения: чтобы охарактеризовать электрические свойства кремния, достаточно указать его «ро», а для GaAs - ещё и коэффициент Холла. И, пожалуй, всё.

Но КРТ явно выполнял лозунг: если быть сложным, то максимально и во всём: в системе контроля параметров, методах аттестации продукта, в термообработке кристаллов, в их получении, в очистке, в эпитаксии КРТ на КТ, в математическом моделировании всего этого.

Кто дружен с современной вычислительной техникой может удивиться: а в чём, собственно, беда? Машина - она железная и всё посчитает. И тут требуется пояснение. Здесь речь здесь идёт о событиях 70-80-х годов прошлого века.

И основным вычислителем была сначала машина МИР-1 (100 килоопераций в секунду, ОЗУ 50 Килобайт), построенная ещё в 1966 под руководством украинского академика Глушкова (Виктора Михайловича). Кстати, это первый в мире персональный компьютер. В США они появились на 10 лет позднее.

Затем, в 80-х, появилась Искра-226 (500 килоопераций в секунду, ОЗУ 128 Кбайт, внешний накопитель 256 килобайт). Вычислительный же центр завода был вооружён машинами «Минск», М6000 и ЕС. Но нам, инженерам, доступ к ним был ограничен. Работать приходилось в основном ночью, и это было очень тяжело. Даже по молодости.

Подчёркиваю: тут везде приставки кило-, а не мега- или гига- , как сейчас привыкли. А тогда приходилось экономить каждый бит памяти, каждую операцию умножения и вычисления функций. А операционные системы нельзя было и сравнить с нынешними. Это примерно, как телегу и реактивный лайнер.

И всё-же, как учил Ленин (Владимир Ильич): нет ничего практичнее хорошей теории. И без ЭВМ, численного моделирования свойств материала и технологических процессов, развитие КРТ было бы исключительно затратным, трудоёмким и долгим. Если вообще возможным. И модель электрических свойств КРТ, которую строил Саша, долгие годы была для нас путеводной звездой.

И конечно же, без плотного применения вычислительной техники Украина вряд ли смогла войти вместе с Францией и США в тройку единственных в мире держав, освоивших к концу 80-х массовое производство КРТ.

Да-да, к тому времени ни Япония, ни ФРГ, ни Великобритания, ни Польша, ни Китай, ни другие полупроводниковые державы так и не смогли это сделать. В том числе и Россия . Хотя уж для неё-то ЗЧМ был открыт и готов научить всему, что знает и умеет.

Может быть, и по той причине тоже, что в Украине за решение этой задачи взялся дружный интернационал из украинцев, русских, татар, евреев, литвинов, азербайджанцев, дагестанцев… И, оглядываясь назад, не берусь сказать, чей вклад в общее дело был меньше.

Так сложилось, что по мере развёртывания КРТ автор этих строк переходил из контроля продукта через термообработку в передел получения кристаллов (в обратном, стало быть, порядке).

А затем: технология ВТСП - высокотемпературных проводников, контроль излучательной способности эпитаксиальных слоёв AlхGa1-хAs(Si), параметров солнечных элементов и другие задачи. И всё это - предметы для поучительных разговоров.

Но сначала кое-что из биографии. По окончании физфака МГУ и службы офицером наведения зенитно-ракетного полка Первой армии ПВО Особого назначения, в начале 1972 попал в цех 5 ЗЧМ, которым тогда руководил Пухов (Юрий Григорьевич). В группу физиков под руководством дфмн Кесаманлы (Фагам Пашаевич). В ней были Урал Гайнуллин, Демченко (Александр Михайлович), другие товарищи, а в соседних подразделениях Коваленко (Виктор Фёдорович) и Марончук (Игорь Евгеньевич).
Все они здорово помогли в освоении новой профессии: физики твёрдого тела, физики полупроводников, аналитического приборостроения и исследовании фотоэлектрических свойств полупроводников (в альма-матер специализировался по классу плазмы).

И потому, когда в 1973 ЗЧМ получил правительственное задание на развёртывание производства КРТ, не было вопроса, чем буду заниматься: развёртыванием промышленных средств фотоэлектрического контроля.

Тепловизоры.
Или зачем нужен КРТ.

Все нагретые тела излучают свет. Если сильно (пламя свечи, спираль лампы накаливания, газ неоновых и ртутных ламп, дуга сварки …), то свет видимый (волны 0.7…0.4 мкм). От Солнца, к примеру, приходит 3 10^17/(кв см/с) фотонов видимого света. А вот мы сами, и окружающие нас предметы излучают свет не видимый (инфракрасный - ИК 10…12 мкм). И, между прочим, совсем не слабый: поток фотонов в 10 раз интенсивнее солнечного ( впрочем, сами эти фотоны в 15…30 раз слабее видимых) .

Но увидеть это можно только с помощью специальных приборов - тепловизоров. Их ещё называют (бесподсветочными) приборами ночного видения. Их ядро - фотоприёмники - приборы, преобразующие свет в электрический сигнал. Если из таких приборов построить телекамеру, то на экране телевизора можно видеть предметы в их собственном тепловом излучении.

Сфера применения необъятна.
В медицине - для ранней диагностики раковых, воспалительных и других заболеваний. В жилищно-коммунальном хозяйстве - для обнаружения мест утечек тепла зданий и теплотрасс. В энергетике - мест перегрева проводов, контактов и вообще оборудования. В электронике - перегруженных деталей схем. В геологии - поиск полезных ископаемых, подземных источников воды. В лесном и сельском хозяйстве - очагов заболеваний растительности лесов, лугов, полей. В спасательной службе - очагов возгорания, людей под завалами, в лесной чаще…

Особенно полезны в военном деле.
Так как собственное излучение трудно замаскировать (скажем, пехотинец может надеть на себя кучу одежды, но она всё-равно нагреется и выдаст). А чувствительность приборов такова, что места, нагретые танками, или даже тень от стоявших на аэродроме самолётов могут быть обнаружены в течение нескольких часов. Над подводными лодками в океане образуется тёплое пятно или кильватерный след, если они движутся. Подземные сооружения и базы также выдают себя нагревом поверхности почвы.

Известно много разных приёмников ИК излучения. Теоретически самыми лучшими являются фотоприёмники из полупроводников с шириной запрещённой зоны Eg = 0.1 эВ (чтобы максимум чувствительности приходился на волну 10...12 мкм). А из полупроводников лучшим оказался твёрдый раствор CdTe и HgTe в пропорции 1:5 мольных долей: Cd0.2Hg0.8Te.

Между прочим, не намного уcтупает ему свинец-олово-теллур - СОТ - Pb0.2Sn0.8Te. Уступает тем, что из него не получаются фотосопротивления - ФС столь же высокого качества, как из КРТ. А только фотодиоды - ФД. В то время, как из КРТ можно делать оба эти прибора. При этом ФС из КРТ хороши ещё и тем, что являются усилителями сигнала (до 100 раз). А ФД, хоть и не усиливают, зато быстродействующие (до 0.1 нс; в то время, как ФС - до 0.1мкс).

Фотоэлектрический контроль КРТ.

Но сначала о контроле параметров КРТ в целом. Он должен был обеспечить выполнение технического задания - ТЗ - поставку единиц продукта в виде монокристаллических пластин (цифры несколько изменены):

диаметром не менее 30 мм,
толщиной 1 мм,
с составом х = 0.200 (+-0.005),
плотностью дислокаций меньше 10^5 /см2,
концентрацией электронов 2 10^14 /см3,
при подвижности не меньше 10м2/(В с),
и времени жизни не меньше 1 мкс.
( всё при температуре жидкого азота 77 К).

Все эти параметры были известны из литературы и обеспечивали получение ФС с предельной обнаружительной способностью 2…5 10^10 см гц^(1/2)/вт. Но заказчик дополнил всё ещё и требованием обеспечить однородность параметров с разрешением до 0.1 мм. Так как пластин предназначались для матриц одинаковых приборов с размером не больше 100 х 100 микрометров ( вплоть до 25х25 ).

Сразу отмечу, что формально ЗЧМ перекрыл все перечисленные параметры ТЗ многократно (если отвлечься от ряда деталей, о чём ниже). Хотя поначалу думалось, что к столь заломленному ТЗ невозможно даже приблизиться.

Для его исполнения, выходные испытания продукции включали в себя контроль (звёздочка * - не локальный метод):

- состава пластин методом гидростатического взвешивания (первичный отбор) *,
- спектров отражения видимого света (первичный отбор, не точный, ГИРЕДМЕТ),
- края прозрачности (первичный отбор) *,
- края прозрачности ( ЗЧМ, ГИРЕДМЕТ),
- спектра фотопроводимости - ФП (первичный отбор) *,
- спектра ФП ( ЗЧМ, ГИРЕДМЕТ),
- вольтваттной чувстительности ( аттестация продукции, НИИПФ)*,
- однородности ФП при засветке фиксированной волной,
- времени релаксации ФП (волна 10.6 мкм от СО2 лазера),
- подвижности и концентрации носителей заряда при 77 К и 300 К в сильном и слабом магнитном поле *,
- плотности дислокаций,
- теллурового показателя (НИИПФ)*,
- размеров, массы *.

По ходу работ с КРТ и СОТ были разработаны методы:

-контроля степени компенсации,
- гамма- и рентгеновского контроля состава,
- исследования зависимости сигналов "ро" и "Холла" от температуры в диапазоне 4…300 К (для верификации вычислительной модели электрических свойств КРТ и других исследований) *,
- то же для магнитных полей 0…1.5 Тл (для верификации вычислительной модели эффекта Холла) *,
- спектров фотосигнала (фотоэдс) от прижимных контактов,
- цветного окрашивания (для визуальной оценки и распределения состава).
- термоэдс (для экспресс-анализа типа проводимости и локализации p-n-переходов)/

Всё это сопровождала разработка методов машинного моделирования и вычислительной технологии:

- электрических свойств КРТ,
- гальваномагнитных свойств КРТ,
- спектров ФП и фотоэдс,
- спектров прозрачности ( всё вышеперечисленное с учётом компенсации и разупорядочения),
- роста КРТ из расплава КРТ с подпиткой с учётом переохлаждения (пересыщения),
- отжига КРТ и СОТ в парах металла,
- отжига КРТ без доступа металла,
- эпитаксии КРТ из теллура,

Система первичного отбора обеспечивала выбор пластин с составом около х = 0.2. Поначалу не более 10 % объёма слитков, если они вообще содержали х = 0.2 ( а чаще - нет). Которые имело смысл отжигать. А после отжига фиксировали фотосигнал (около 10%).

Для дальнейшей работы: проверки на однородность спектров ФП (те самые 10…12 мкм или х = 0.200 (+-0.005): если состав х больше 0.205, то максимум ФС уходит под уровень 10 мкм, если меньше 0.195 - выходит за предел 12 мкм ).

Процедура была такая: выходное ИК-излучение спектрометра ИКС-21 (ЛОМО, Ленинград) фокусировали на поверхность пластины с помощью объектива Кассегрена (ГОИ, Ленинград) в пятно с размером порядка 0.1 мм, наблюдали сигнал ФП и, изменяя длину волны в диапазоне 5…15 мкм, фиксировали волну, при которой сигнал максимален. При необходимости спектр фиксировали на бумаге с помощью двухкоординатного самописца. Затем смещали пятно и тд .

При контроле однородности длину волны не меняли, зато изменяли координату пятна, фиксируя распределение сигнала ФП по площади образца (тоже с помощью двухкоординатного самописца).

Не годные части пластин отсекали, после чего их направляли на контроль времени жизни, электрических свойств, дислокаций, теллура и тд.

Поначалу на вооружении ЗЧМ была лишь проводимость и Холл. Знали ещё, как работать с дислокациями. Остальное предстояло создать.
Основные проблемы фотоэлектрического контроля были связаны с:

- необходимостью охлаждать образцы до температуры 77 К, не допуская контакта их поверхности с атмосферой (иначе мгновенно покрывалась непрозрачным инеем),
- малой светосилой ИКС-21 и, соответственно, малым сигналом ФП и малой скоростью развёртки спектров,
- не видимостью излучения,
- отсутствием максимума в спектрах ФП образцов (чаще наблюдали плавно спадающий сигнал вплоть до краевой волны, где он быстро исчезал).

Первую задачу в литературе и в известных нам НИИ решали монтажом образцов на стенках внутренних сосудов Дьюара, стенки внешних сосудов которых оборудовали прозрачными для ИК и видимого излучения окнами. Так что контроль был связан с периодическими сборками-разборками этих сосудов и их вакууммированием.

Вторую - изготовлением тонких образов с малой площадью, что в рамках ТЗ было неприемлемо.

Третью - переводом излучения ИКС в видимую область. Что вело к потерям времени на непроизводительные операции.

Четвертую - пересчётом амплитуды сигнала на разных длинах волн к мощности выходного излучения ИКС-21 (без комментариев).

С учётом всего этого подсчитали, сколько таких фотоэлектрических установок и измерительного персонала необходимо для первого этапа производства. И ахнули, получив ошеломляющую цифру: более сотни (то есть, при работе в три смены, одних измерителей нужно было более трёхсот !). А впереди были этапы с расширением производства даже не в разы. Но, глаза боятся - руки делают, и приступили к разработке соответствующей проектной документации. Хотя даже на бумаге измерительный цех выглядел совершенно абсурдно: больше всех остальных подразделений.

Было ясно, что на заводе приёмы работы в НИИ решительно не годились. Надо было изобретать что-то радикально новое. Не вдаваясь в подробности, была построена установка без дьюаров, где образцы просто укладывали на охлаждаемый жидким азотом столик, поверхность образцов изолировали от атмосферы тонким слоем паров азота, светосилу ИКС-21 увеличили на два-три порядка, фиксировали не максимум, а длинноволновый край ФП. Позицию пятна засветки обозначали с помощью светодиода или маленькой лампочки. Пересчёт спектров отпал.

Производительность фотоэлектрического контроля скакнула на пару порядков, и огромный измерительный цех стал не нужен. Вместе с многомиллионными затратами на оборудование (это ещё в рублях, что были подороже доллара).

Впоследствии, с развитием технологии, надобность и в таком контроле тоже отпала. Его заменили контролем края прозрачности, времени релаксации и гальваномагнитных свойств. И здесь как раз сработала установка по первичному отбору края прозрачности, которую собрал Саша Якименко.

Хотя основной причиной отказа от тотального контроля спектров ФП КРТ послужило всё-же открытие сильного и нерегулярного сдвига спектра из-за высокой степени компенсации. Степень компенсации - это отношение концентрации (примесных и/или собственных) акцепторных состояний к донорным, если донорных больше и наоборот, донорных к акцепторным, если донорных меньше. В идеальном материале компенсация нулевая. С другой стороны, в кремнии степень компенсации, скажем, 0.9 считается неприемлемо высокой. А вот в КРТ она достигала 0.999 (в СОТ 0.99999 ).

Подробнее о контроле компенсации в следующем разделе.

И, наконец, последнее, но не по важности. Фотоэлектрическая эпопея, пожалуй, впервые столкнула меня, молодого тогда ещё инженера, с действием закона, так сказать, "жизненной потребности". Со временем сформулировал его примерно так.

Если есть действительно жизненно важная техническая задача, и если кажется, что решить её либо вкрай затратно, либо просто не реально, то она имеет простое, ясное и очевидное решение (правда, это проявляется потом). С действием этого закона сталкивался не раз, и не два. И не только на ЗЧМ.

Кому-то это может показаться парадоксальным, и потому некоторое пояснение. Тут речь идёт не о решении, скажем, научных задач (они могут и не иметь такового). Грубо говоря, не для диссертаций, статей, докладов, и другой науки, хотя бы и в самом высоком смысле этого слова. В той сфере главное - знание, с затратами и временем не считаются. Скажем, чтобы открыть бозон Хиггса, строят Большой адронный суперколлайдер на тьму гигавольт. Чтобы открыть ускорение Вселенной - космический телескоп, Хаббл какой-нибудь.

А вот миссия инженеров, технологов совсем иная. Здесь главное - применить научные знания для сбережения труда, жизни и здоровья рабочего человека. Для чего обеспечить максимум отдачи продукта при минимуме затрат и отходов.

Инженер решает проблемы жизненные, экономические, оборонные. Их, скажем, формулируют самые высокие инстанции, и их многие годы пытаются решить многочисленные коллективы. Они разрастаются, множатся, делятся, осваивают огромные средства, пишут отчёты, статьи, проводят бесчисленные совещания. Персоны делают карьеры или, напротив, проваливаются… А проблема так и остаётся занозой. Вот тут и сфера действия "закона потребности".

А что касается очевидности и простоты решения, кое, тем не менее, долго никто не замечает, то это, скорее всего, эффект общественной психологии. Когда Эйнштейна спросили, как ему удалось открыть теорию относительности, он отшутился: все умные знают, чего нельзя делать, но вот находится дурак, который этого не знает …

И это не просто шутка. Представим себе племя людей, которое веками пользовалось только вилкой. А тут, скажем, возникла потребность есть кашу. И вовсе не очевидно, что для этого изобретут ложку. Скорее будут так готовить кашу, чтобы есть её с помощью той же вилки. А изобретателей ложек будут бить по рукам, чтобы не рушили вековые устои.

Контроль степени компенсации КРТ.

Разработка, совершенного нового для полупроводникового производства измерительного оборудования, а также информация от инженеров, занятых в НИИПФ изготовлением приборов из нашего КРТ, потребовали обширных и обстоятельных исследований спектральных фотоэлектрических свойств КРТ.

Дело в том, что в НИИПФ слишком часто не получались приборы с требуемыми спектральными свойствами, хотя исходные пластины полностью отвечали требованиями ТЗ по спектру фоточувствительности.

И ещё проблема:
быстрая деградация свойств фотоприёмников.

Накапливались и другие загадки. Например, по теории подвижность электронов в КРТ не могла быть больше 20…25 м2/(В с), а время жизни - несколько микросекунд. Но на ЗЧМ регулярно получали кристаллы с "подвижностью" и временем жизни в разы больше. И, хотя для продаж это вроде бы и не плохо, но было ясно: здесь что-то не то. И надо было понять, что.

Вскоре выяснилось, что все эти неприятности и загадки были связаны со сверхвысокой компенсацией КРТ. А она - следствием его порочного отжига.

Исследование первой загадки показало, что спектр пластин, получаемых на ЗЧМ, аномально сильно зависел от их толщины. Теоретически спектры выпускаемых на ЗЧМ пластин КРТ ( толщина 1 мм) должны были несколько сдвинуты (скажем, на 0.5 мкм) относительно спектров приборов - ФС и ФД ( 10…20 мкм). Но вот наблюдаемые сдвиги бывали и на порядок больше. В обе стороны: "недолёт" и "перелёт".

Разумеется, первым делом подумали, что сие от неоднородности пластин по толщине. Если, к примеру, на одной стороне х = 0.195, а на другой х = 0.215, то пластина пройдёт контроль. А перелёт получается из негодной её части (х = 0.215).

Эту гипотезу, однако, отбросили почти сразу. Во-первых, технология кристаллизации уже была такой, что практически исключала такие градиенты состава в пластинах. Во-вторых, по этой причине «перелёты» и «недолёты» должны быть представлены в среднем поровну. А были в основном "недолёты".

И, в-третьих, были поставлены проверочные опыты с однородными по спектрам пластинами. Их делили на части и послойно удаляли материал с одной и/или другой стороны. И по поведению спектров убедились в отсутствии существенных градиентов состава по толщине пластин. Равно как и других параметров: ФП - самое чувствительное к свойствам полупроводника явление.

Между прочим, часть их исследовали и в лаборатории ЛРСА - локального рентгеновского спектрального анализа с разрешением около 1 мкм. И там тоже подтвердили высокую степень однородности их состава. Тогда там работали Латута (Валерий Зиновьевич), Пухов (Юрий Григорьевич), Резвицкий (Виктор Викторович), Вишнякова (София Фёдоровна). Она, собственно, и провела всю аналитическую работу.

Итак, следовало искать другое объяснение спектральной аномалии пластин КРТ, а также других причин назревавшего кризиса в производстве тепловизоров.

Ключ к разгадкам дало детальное исследование длинноволнового края фоточувствительности. По-теории, для пластин толще 0.1 мм это - почти вертикальный обрыв. Если, к примеру, край 11.2 мкм, то на волне 11.0 ещё есть сигнал около 100%, а на волне 11.4 - уже нет. Но это - в теории, а на деле наблюдали «хвосты» до 13…15 мкм, а нередко и намного дальше. На всех, без исключения, образцах. Форма этих хвостов была гауссовой. И тоже без исключений.

К тому времени была уже хорошо развита теория разупорядоченных полупроводников. И потому не осталось сомнений, что имеем дело с компенсированным КРТ, содержащим огромное количество (10^16…10^17 /см3 ) заряженных доноров и акцепторов (а в СОТ 10^18…10^20 /см3).

Математическое моделирование спектров подтвердило опытные результаты. Компенсация КРТ стала научным фактом и всё поставила на место. В общих чертах: хаотическое (гауссово) электрическое поле доноров и акцепторов размывает края зон разрешённых энергий, что ведёт к наблюдаемому искажению края спектра ФП и фэдс и появлению затянутых гауссовых «хвостов». Так что спектр толстых пластин определяет не только их состав, но и степень компенсации материала. По мере же уменьшения толщины "хвосты поджимаются" и спектр фотоприёмников определяется в основном только составом.

Модель выдавала на гора не только Eg (и, следовательно состав) пластин, но и отдельно концентрацию доноров и акцепторов и, стало быть, степень их компенсации.

Между прочим, то же хаотическое поле пространственно отделяло дырки и электроны в объёме материала. Что многократно увеличивало время их жизни сверх предельно возможных. А модель влияния такого потенциального рельефа на сигналы "ро" и "Холла" объяснила и многократное увеличение "подвижности" ("Холл"/ "ро"). Но это - уже кажущийся эффект.

Короче, и тут сработал "закон необходимости". Помимо прочего, всё это побудило Сашу Якименко существенно переработать его модель электрических свойств КРТ. Она резко усложнилась, зато стала существенно более достоверной.

Кроме того, роль компенсации падает с увеличением температуры (и концентрации носителей заряда). Что тоже поспособствовало отказу от контроля спектров ФП (при 77 К) с заменой его контролем края прозрачности пластин при комнатной температуре.

Впрочем, намного важнее для судьбы заводского КРТ был другой результат. Разгадка спектральной аномалии обнажила другую, существенно более глубокую и фундаментальную загадку. А откуда в КРТ и СОТ столько доноров и акцепторов ? Если их туда не вносят, да ещё в таком количестве. И как столь регулярно получается невероятно точная их компенсация? Ведь вероятность случайной компенсации 0.999…0.99999 вряд ли больше 0.001 …0.00001.

Ответы на эти вопросы были получены при исследовании процессов термообработки (отжига) пластин КРТ.

И тут, пользуясь моментом, нельзя не сказать об огромной роли уроков, которые преподал нам профессор химфака МГУ Зломанов (Владимир Павлович). О нём упомянул ещё Олег Яценко. Никогда не забуду парадоксальный лозунг Владимира Павловича:

химия определяет физику.

Хотя тогда автор этих строк не сомневался, что как раз наоборот: физика (механика, термодинамика, электродинамика через давление, температуру, концентрацию, объём, размер, скорость, вязкость ...) определяет химию: состав, выход годного... И всё же именно упомянутая выше фотоэлектрическая эпопея прекрасно подтвердила правоту Зломанова: и химия ( состав + дефекты) решающим образом определяет физику КРТ : концентрацию, подвижность, время жизни носителей заряда, спектры ФП, фотоэдс, прозрачности.

Это же знание и побудило меня переквалифицироваться из ведущего инженера-физика в ведущего инженера-технолога.

Термообработка КРТ.
Или теллуровая западня.

Необходимость этого передела обусловлена тем, что кристаллы КРТ, выращиваемые из расплава или в результате рекристаллизации (подробнее об этом -ниже), не пригодны для производства фотоприёмников. В основном из-за огромной концентрации собственных дефектов - вакансий металла: теоретически до 10^18/см3 (в СОТ 10^20 ). Для сравнения: в кремнии собственных дефектов меньше 10^11. Было известно, что вакансии - двойные акцепторы. Так что в материале могло быть до 2 10^18 дырок с подвижностью 0.01…0.05 м2/Вс, в то время как для ФС был, напоминаю, необходим материал с концентрацией электронов 2 10^14 при подвижности не меньше 10 м2/(В с). Для чего вакансии следует уничтожать.

С этой целью из литературы был известен («ртутный») сценарий термообработки. Пластины КРТ толщиной до 0.5 мм (меньше - лучше) помещали в кварцевую ампулу вместе с навеской ртути, контактирующей с навеской шихты КРТ состава х = 0.2. Откачивали до глубокого вакуума и запаивали. Затем выдерживали при температуре около 250 С. Ртуть диффундировала в кристалл и заполняла вакансии металла в течение месяца-двух. Но для пластин 1 мм и больше требовалось в разы больше времени (пропорционально квадрату толщины).

Математическое моделирование позволило, однако, получить такой закон изменения температуры, при котором время отжига было минимальным. Но и оно оказалось два-три месяца. К слову, по просьбе Хасанова (Ахат Тагирович), аналогичный закон был получен и для отжига СОТ.

И ещё про ртуть. В КРТ она имеет высокую подвижность и не слабую летучесть. В том числе при комнатной темперутре. И мало того, что КРТ таким способом отравлял атмосферу, так ещё и радикально менял свои свойства. Из фотосопротивлений ртуть могла испариться в течение нескольких недель, вместе с фоточувствительностью. Видимо, во исполнение всё того же лозунга: быть вредным максимально и во всём. И, как оказалось, это ещё - не самое большое коварство.

Его масштаб явили две загадки, связанные с заводским отжигом. Во-первых, после кристаллизации в КРТ было 10^16…10^17 дырок, то есть, на порядки меньше 10^18. А во вторых, их отжигали в парах ртути всего с пару недель и получали электронный материал! Хотя по-науке, ртуть могла "залить" вакансии металла лишь на глубину порядка 100 мкм. И при подготовке пластин к измерениям (шлифовка, химическая полировка) эти слои должны были просто удалять.

И действительно, из группы А.И. Елизарова поступило чрезвычайно важное тому подтверждение (подробнее об этом можно прочитать в его рассказе). О том, что и в самом деле ртуть в пластины проникала на сотню-другую микрон.

Это многое проясняло: на самом деле заводской отжиг не залечивал вакансии металла.Но всё-же как-то снижал количество акцепторных состояний. Уже на переделе кристаллизации, в процессе охлаждения слитков КРТ. Потому и выгружали кристаллы с концентрацией дырок 10^16…10^17 вместо «положенных» 10^18. А после штатного отжига - и вовсе сильно компенсированный КРТ.

Эта гипотеза была проверена прямым опытом. Для чего фоточувствительные пластины с концентрацией электронов около 10^14, нагревали до 600 С и закаливали. И неизменно получали материал с концентрацией дырок порядка 10^18 ! Всё стало ясно: дефицит металла никуда не девался, но был как-то запрятан и закомпенсирован.

Понять это явление помогли опыты Яценко (Олег Борисович) с выращиванием СОТ из пара ( подробнее в рассказе Олега). Он тоже получал сильно компенсированный материал (до 0.99999), и при обсуждении этого поразительного свойства всплыл термин «самокомпенсация»: в процессе роста СОТ захватывал из пара столько доноров, что его собственные акцепторы оказывались компенсированными. Да так точно, что получался фотопроводящий СОТ, не уступавший иному КРТ.

Разумеется, в пластинах КРТ источник доноров был другим. И понять, каким, помогли исследования теллуровых включений в КРТ, о которых доложил Гаврилюк (Юрий Николаевич), а исполнила с помощью ЛРСА всё та же Вишнякова С.Ф.

В целом выявлялся намного более коварный, нежели ртутный, зато несравненно более быстрый (теперь уже «теллуровый») сценарий отжига.

В процессе кристаллизации КРТ, «как и положено», получается 10^18 вакансий металла Ме = Hg,Cd. И, следовательно, такое же количество «лишнего» Те (в кавычках: он-то на своём месте: это металла недостаёт для химической формулы MeTe). При охлаждении слитков часть Те выпадает в теллуровые включения, что, понятно, сопровождает исчезновение вакансий металла в остающейся матрице МеТе. Часть Те заполняет эти вакансии (антиструктурные дефекты). И тут не только исчезает вакансия Ме, но появляется ещё и донор, компенсирующий ещё одну-две вакансии. А часть Те уходит в междоузлия - тоже доноры. И из ростовых ампул выгружали материал с концентрацией дырок намного меньше, чем «положено». Но до конца компенсация не доходила из-за слишком быстрого охлаждения.

Её довершал штатный отжиг «в парах ртути» (хотя для такого отжига она и не нужна!). И, после удаления «испорченных» ртутью поверхностных слоёв, получали материал, формально соответствующий ТЗ.

Математическое моделирование теллурового дефектообразования подтвердило возможность такого сценария, и позволило спланировать охлаждение слитков КРТ после кристаллизации с таким расчётом, чтобы прямо из ростовой ампулы выгружать фоточувствительный материал. И действительно, получался материал с рекордными «подвижностями» и «временами жизни». Но построенные к тому моменту вычислительные модели проводимости, эффекта Холла, а также ФП разупорядоченных узкозонных материалов указали на действительную причину таких «рекордов». И, стало быть, глубину их коварства.

"Рекорды" - признак радикального порока материала, исключавшего изготовление из него приборов с достаточно устойчивыми свойствами.

Ведь при комнатной температуре теллуровая компенсации не выключается, а только замедляется. И, в зависимости от степени компенсации, дисперсности и распределения теллуровых включений, может в течение нескольких месяцев или даже недель радикально изменить свойства КРТ после выходного контроля. В отличие от ртутного процесса, результат которого можно было «законсервировать» путём соответствующей защиты поверхности материала. Например, с помощью просветляющих покрытий на поверхности ФС.

Чтобы убедиться в пагубной роли выявленного механизма компенсации, был поставлен такой опыт. Пластины с концентрацией электронов около 10^13 (максимально компенсированные) выдерживали при 100 С ( «импульсами» по 1…2 минуты, чтобы проследить динамику и насыщение). Теллур включений подрастворялся в матрице и концентрация электронов поднималась (иногда до 10^15) . Затем можно было пронаблюдать обратный процесс: снижение этой концентрации при комнатной температуре (по мере возврата теллура во включения). Наблюдения позволили получить энергию активации этих процессов. Она оказалась близкой к активации диффузии теллура в КРТ. Что подтвердило "теллуровую теорию". Отмечу, что при планировании результатов таких опытов очень помогли проведенные Софией Вишняковой исследования размеров и распределения теллуровых включений в объёме КРТ.

Так была установлена причина деградации ФС из материала ЗЧМ. Стало понятно, и как с минимальными потерями вытянуть из теллуровой западни производство КРТ (к слову, на природное коварство этой ловушки указал в своём рассказе Яценко Олег: он с самого начала это подозревал, но его никто не слушал).

Тут, несомненно, работа "закона потребности". Впрочем, на дворе были уже другие времена, другая политика, и высовываться с какой-то наукой было чревато (некоторые из причин изложены в рассказе А.И. Елизарова). А хотелось попробовать силы в решении главной задачи - получении объёмных кристаллов КРТ больших размеров.

Путь к основному процессу роста КРТ.

Как упоминалось выше, завод был обязан обеспечить производство монокристаллических пластин КРТ с диаметром не меньше 30 мм и разбросом состава не выше 0.200 (+-0.003). Основные трудности уже осветили в своих рассказах Елизаров А.И. и Олег Яценко. Это:

- большой (более 5) коэффициент распределения CdTe в HgTe,
- большая разница удельных масс CdTe в HgTe,
- пониженная теплопроводность кристаллов и расплава.
- повышенная пластичность материала,
- огромное давление паров ртути над расплавом и КРТ ( 30…80 атм),

Короче, во исполнение основного «лозунга КРТ», трудности были представлены все и по максимуму. Первые две напрочь исключали получение однородных слитков КРТ методом направленной кристаллизацией из расплава (процесс Бриджмена). Третья ограничивала размер слитков для последующей рекристаллизации (диаметр не больше 12 мм: «карандашики», как выразился А.И. Елизаров). А последняя, но не по важности, исключала применение метода Чохральского (вытягивание слитка из расплава) и традиционную зонную плавку, известную в технологии кремния или СОТ. Впрочем, Курбанов (Курбан Рамазанович) зонную плавку наладил, о чём чуть ниже.

Первые кристаллы КРТ, поступившие на фотоэлектрический контроль, были изготовлены рекристаллизацией. Для этого КРТ состава х = 0.2 синтезировали в тонких (10..12 мм) кварцевых ампулах, расплавляли, выдерживали до полной гомогенизации расплава и быстро закаляли. Получался в среднем однородный по составу слиток, но мелкокристаллический (с размером зёрен миллиметр-два). Его выдерживали несколько недель в температурном градиенте выше 600 С. Некоторые "удачные" (крупные и удачно ориентированные относительно градиента) зёрна разрастались в блоки 5…15 мм и больше за счёт мелких и неудачных соседей.

Это был очень интересный период. Границы зёрен, малоугловые, двойники. Богатство, разнообразие и загадочность распределений фотоэдс при пересечении границ: одногорбые, многогорбые, знакопеременные…

Потом стали поступать пластины Курбана. Они очень удивили своими размерами: 20 мм и больше. Хотя были получены из расплава. А ведь "теоретики" вроде как предсказывали, что больше 10…12 мм не получить из-за изгиба изотерм в ростовых ампулах. Получался как бы парадокс: вырастить нельзя, а Курбан - пожалуйста.

Для разгадки "парадокса" надо было решить надлежащую задачу теплопроводности, и стало понятно, почему получались такие пластины, и какова перспектива применённой Курбаном хитрости.

Вскоре поступили пластины с диаметром намного больше 30 мм, полученные по методу ГИРЕДМЕТа. Но и они не прошли, так как специалисты института так и не смогли наладить процессы: чаще всего они просто не начинались. Либо не хотел получаться требуемый состав. И только через годы стало понятно, почему: товарищи не учитывали переохлаждение: надо было затравляться. Тогда их очень логичный способ мог заработать. По сути он был чем-то вроде рекристаллизации из двухфазной области.

Выращивание КРТ
из расплава с подпиткой.

К моменту, когда я пришёл на этот передел, там это было уже вовсю развёрнуто. По сути то был всё-же Бриджмен, то есть выращивание КРТ (х = 0.2) из расплава (у = 0.04) но с навеской CdTe наверху (он раза в полтора легче).

Дело в том, что в равновесии с кристаллом х = 0.2 может быть только расплав с у = 0.04 (из-за того самого коэффициента распределения 5 ) при температуре 705 С ( при другой температуре х и у иные). И, если начать кристаллизацию этого расплава, то х = 0.2 будет только в носике слитка, а затем будет быстро снижаться до 0 по мере выпадения из расплава тугоплавкого CdTe. И кому-то пришла светлая мысль компоновать и синтезировать шихту с таким расчётом, чтобы на поверхности расплава плавал CdTe: чтобы растворялся по мере роста КРТ и выпадения в него КТ.

Далее - дело техники: подобрать такие температурные режимы и скорость перемещения ампулы с расплавом-подпиткой, чтобы температура границы расплав-кристалл была всегда 705 С. Тогда всегда будет х = 0.2. Было очевидно, что скорость роста (и, стало быть, движения ампулы в вертикальном температурном градиенте) должна была быть практически постоянной. Во всяком случае, в начальных стадиях роста. С возможным увеличением по мере уменьшения объёма расплава. Так как скорость в основном определялась условиями (конвекционно-диффузионного) переноса CdTe от подпитки через расплав к растущему кристаллу.

То была прорывная технология, обеспечившая получение однородных по площади пластин КРТ с диаметром больше 30 мм. Причём, как оказалось, оптимальным было выращивание слитков с куда более солидными размерами (возможно, вообще не ограниченными) И это при том, напоминаю, что до того диаметр 10...12 мм полагали максимально возможным. Она же, как выяснилось, обеспечивала получение и бездислокационных кристаллов (у меня и Курбанова).

Но, как говорят украинцы, не так сталося, как казалося. Слитки не желали быть однородными. Типичное распределение состава вдоль их оси было параболическим: в носике что-нибудь 0.1…0.15, затем подъём до максимума и симметричный спад.

Всё это в нижней трети-четверти слитка. Остальное - отвал. Если везло, то максимум бывал 0.205, и из слитка вырезали несколько пластин 0.195…0.205. Чаще, однако, бывали перелёты - тогда максимум пара пластин. Или недолёты - всё в отвал.

Надо было понять, в чём тут дело. Луч света прорезался, когда Усанов (Анатолий Григорьевич) исследовал действительное перемещение ампул со слитками и сопоставил с выходом из них пластин требуемого состава.

Тут, наверное, необходимо пояснение. Тогда в цехе уже действовала военная приёмка, которая следила за технологией. В частности, за скоростью ампул, которая должна была быть постоянной (по показаниям приборов и прочих табло).

Толик же отследил реальную скорость. По линейке. И она зачастую весьма отличалась от официальной. Вообще могла меняться не слабо и произвольно. Сопоставив графики реальной скорости с выходом годных пластин, Анатолий обнаружил поразительную вещь: если, вопреки "официальной теории", скорость ампул определённым образом снижалась в течение процесса, то выход пластин подскакивал в разы: вместо острых парабол получались обширные максимумы и даже полочки. И он задал мне вопрос: почему?

Чтобы ответить, внимательно изучил полученные им данные с (действительно) постоянной скоростью ампул, а также сопровождавшие показания термопар и вычислил графики скорости роста слитков. И, снова вопреки официальной теории, они оказались не постоянными и не растущими, а, напротив, падающими со временем t по закону 1/t^1/2 (от того и параболы !). И потому, чтобы получать слитки с постоянным по оси составом, ампулы следовало перемещать по закону 1/t^1/2 . Что в удачных случаях машины и делали. Самостоятельно. Это, к слову, о пользе как не совершенной технологии, так и роли при ней не формального разума.

Впрочем, куда важнее было другое. Когда Анатоль увидел закон роста, то воскликнул: так это же рост из пересыщенного расплава! - Нет, Толя, это у химиков, а у физиков - замерзание пруда… И оба расхохотались. "Закон потребности" сработал: всё стало ясно. ЗЧМ попал в "переохлаждённую" ловушку.

Дело в том, что кристаллизация любой жидкости требует двух условий. Первое - снижения её температуры под уровень фазового перехода жидкость-твёрдое (чтобы, к примеру, вода замерзла - меньше 0 С). И второе - затравка. Что-то такое, на что лёд мог бы нарастать (в воде это какая-нибудь пылинка).

Если затравки нет, то жидкость замерзает не сразу. А со снижением температуры застывает (переохлаждается) до тех пор, пока в ней (случайно) образуется зародыш кристалла. Тогда бывает даже взрывная кристаллизация, так как переход жидкость-твёрдое сопровождается выделением тепла. Иначе жидкость вовсе не замерзает и превращается в стекло.

В КРТ переохлаждение расплава могло достигать 5…30 С и больше (это было установлено как по составу носика слитка, так и путём прямой записи сигнала дифференциальной термопары у дна ампулы).

В целом официальная легенда процесса такая. Если ампулу с шихтой установить в температурный градиент с таким расчётом, чтобы температура дна расплава была 705 С, а подпитка - в горячей зоне, то начинается её растворение и насыщение расплава. По достижении у = 0.04 от дна ампулы начинается рост х = 0.2. И подъём границы расплав-кристалл вверх по градиенту. Чтобы удержать 705 С, включают перемещение ампулы вниз, против градиента со скоростью, равной скорости роста.

Всё очень логично. Но вот на самом-то деле рост начинался гораздо позднее, при температуре дна на 10…30 С ниже. Это приводило к переохлаждению расплава и его пересыщению, так как КТ продолжал растворяться (подпитка была ещё в горячей зоне).

В результате, если начиналась кристаллизация(а бывало, что и нет!), то состав носика получался намного меньше 0.2, зато быстро поднимался, так как начальная скорость роста (вверх) намного превышала скорость ампулы (вниз). Расплав быстро освобождался от пересыщения. Скорость роста падала, и, когда сравнивалась со скоростью ампулы, состав достигал максимума. А потом снижался по мере того, как ампула уходила вниз, унося фронт кристаллизации в область низких температур.

На базе такого знания была построена вычислительная модель процесса, с помощью которой всё это можно было предсказать с высокой точностью. Поначалу, правда, постфактум, когда из результатов вскрытия становились известными момент начала роста слитка, переохлаждение и всё такое.

Но это была уже не проблема: в процессах начало кристаллизации и температуру фиксировали с помощью характерного скачка показаний дифференциальной термопары. А вскоре и вовсе стандартизовали с помощью затравки. Кстати, таким же путём пошёл Комлач (Владимир Ильич). Но он, по слухам, прямо прикреплял какой-то затравочный кристалл ко дну ампулы. Мы с Анатолием делали проще. Далее с помощью модели определяли закон перемещения ампулы для заданного начального распределения состава шихты (подробнее - в следующем разделе).

Между прочим, аналогичную задачу решили сотрудники Института прикладной математики, вооружённые какими-то невообразимыми по тем временам компьютерами (об этом эпизоде упоминает также А.И.Елизаров в своих мемуарах). И получили тот же закон. Мы, помнится, с ними заключили что-то вроде соревнования. И с нашей "Искрой" оставили их далеко за флагом. Впрочем, они решили задачу гидродинамики из "первых принципов" с "плавающими" граничными условиями и всем таким, а мы - весьма приближённую. Так что победила дружба. Тем паче, что мы им не мало помогали в понимании смысла задачи: они многого просто не знали. Скажем, про такую "мелочь", как переохлаждение, им никто не сказал. И свои суперкомпы ребята гоняли впустую.

По логике, открытие Усанова могло радикально помочь заводу в деле повышения выхода КРТ. И по меньшей мере на порядок снизить затраты на его производство. Но, как было сказано выше, времена были не те. И мы с Анатолием ничего не обрели, кроме хлопот и неприятностей.

Его перевели в другое подразделение, а я остался партизанить. Нормировал начальные условия роста (в заводской технологии они были хаотическими, процессы вели вслепую, на удачу), переплавлял брак шихты и брак состава (см дальше), получал монокристаллы на весь объём слитка (в цехе - в основном крупноблочные слитки).

Когда стало ясно, как выращивать однородные слитки вдоль оси, следовало убрать искажение их состава по радиусу из-за изгибов изотерм и фронта кристаллизации. Далее получить КРТ без дислокаций ( в литературе, между прочим, доказывали, что это невозможно). Разработать методику полного возврата брака в производство. В том числе лома пластин и отвала слитков.

Это было, возможно, самое золотое время работы на ЗЧМ. От цеховых дел отстранили, зато не мешали делать, что интересно. И не важно, что всё это творчество было, по-сути, в стол. Точнее, в сейф секретной части. В виде рацпредложений, которых тогда наштамповал, наверное, более сотни (уже не считал).

То было восхождение от абстрактного к конкретному, как на горную вершину. Когда по мере подъёма раскрывается всё более обширный горизонт знания, зато под ногами всё глубже разверзается бездна неведомого, а за каждым преодолённым уступом нависает ещё более крутой подъём.

Гамма- и рентгеновский контроль КРТ.

Как указывалось, для планирования процессов с помощью ЭВМ, надо задавать два начальных условия: переохлаждение и распределение состава в шихте.

Первое определяли с помощью термопар или посто задавали с помощью процедуры затравки, а второе реализовали с помощью гамма-контроля. Дело в том, что Залюбовский (Владимир Иванович) - сотрудник рентгеновской лаборатории как-то обмолвился, что на Заводе твёрдых сплавов есть изотоп Cs137, излучающий гамма-луч 661 КэВ (диаметр около 1 мм), способный просветить все наши слитки КРТ.

С другой стороны, Cd, Hg и Te эти кванты поглощают. Причём ртуть в разы сильнее кадмия. И, перемещая гамма-луч вдоль ампулы с шихтой или слитком, можно было проследить продольное распределение состава. С высокой точностью.

Между прочим, с этим пришлось высунуться из подполья, так как перевоз слитков с завода на завод не мог быть без ведома руководства. И тут впервые довелось достаточно плотно взаимодействовать с Тузовским (Анатолий Михайлович) - директором ЗЧМ. Тогда, признаюсь, он не мало удивил. Потому что было уже как-то привычно, что большинство заметных заводских фигур уже давно и капитально забронзовело. А тут такой неподдельный интерес, азарт и поразительная быстрота разума… Анатолий Михайлович тут же предложил просвечивать слитки прямо в ростовой печи. Признаюсь, поначалу это показалась абсурдом, но подумав… Ведь пара таких печей могла заменить с полсотни действующих, если не все. И начали проектные работы в этом направлении.

Впрочем, и без этой новации гамма-луч с ходу позволил решить задачу отбраковки "выбросов". Дело в том, что зачастую при синтезе исходной шихты между CdTе и расплавом HgTe образовывались усадочные раковины - скрытый выброс, а иногда и видимый - горка из кусков CdTе (отсюда и термин). Видимые отбраковывали, а "скрытые" запускали в основной процесс. Впустую. Гамма-контроль не только их выявлял, но и позволил быстро понять, как устранять такой брак. А заодно и видимый.

Но самый, пожалуй, ценный гамма-продукт - исправление брака слитков по составу. Без вскрытия ростовых ампул. Если гамма-контроль показывал недолёт состава слитка (скажем, 0.19 и меньше), то уже знали, как его исправить. А перелёт (0.21 и больше) - просто перегнать обратно в подпитку и заново вырастить (как-то намеренно проделал такое дважды, а больше не рискнул: ампула всё-же не вечна).

Дальше-больше. Гамма-просветка показала, что перегонка идёт намного быстрее, чем сначала ожидалось. И появилась мысль использовать перегонку не для исправления брака, а как метод синтеза шихты прямо из элементарных исходных (одна ампула, один процесс, одна печь).

Тут требуется сделать отступление. В цехе синтез шихты реализовали в три или два приёма. Скажем, синтезировали CdTе и HgTе в отдельных ампулах, вскрывали, дробили и загружали в ростовую (уже третью !). Далее сплавляли и выгружали для контроля. В итоге: три компоновки, три ампулы, четыре высокотемпературные операции, четыре печи (четвёртые номера - основной процесс). Впрочем, для экономии синтез Hg + Tе проводили и прямо в ростовой ампуле, куда вместе с навесками Hg и Tе загружали CdTе. Но уже с риском выбросов, так как синтез Hg + Tе сопровождается выделением тепла, неуправляемым скачком температуры в ампуле, закипанием ртути и прочими зрелищными эффектами: пары ртути светятся призрачными зелёно-голубыми сполохами.

А гамма-лучи раскрыли глаза на синтез шихты из исходных в любой форме (Cd, Hg, Te, CdTе, HgTе и даже лом КРТ). Прямо в ростовой ампуле и печи. Любой брак мог быть тут же выявлен и исправлен. А поскольку контроль брака занимал столь же времени, сколь его исправлением, то контроль был исключён, а синтез просто совместили с исправлением брака (хотя бы его и не было !).

Дальше-больше. Гамма-наблюдение показало, как такой синтез использовать в качестве основного процесса. И не только равномерного распределения состава х по оси, но и легирующей примеси (в цехе КРТ легировали индием, хотя из-за самокомпенсации это было, мягко говоря…). Любой промах состава можно было тут же выявить и исправить, а после включить процедуру выравнивания состава по радиусу, совместив это с удалением дислокаций. В результате КРТ можно было печь почти как пирожки.

Так что тут "закон потребности" проявил себя просто триумфально. Что и говорить, идея Тузовского была исключительно перспективной, плодотворной и могла спасти технологию КРТ для Украины. Но времена были другие, и из этой интереснейшей затеи так ничего и не получилось. Нечто могущественное делало всё, чтобы дела ЗЧМ шли как можно хуже. И, видимо, даже Тузовский эту силу не мог преодолеть.

Завершая разговор о гамма, следует упомянуть рентген. Володя Залюбовский исследовал распределение состава пластин с помощью рентгеновских лучей (для жёстких гамма-квантов тонкие пластины слишком прозрачны). И стало ясно, как использовать рентгеновскую установку для экспресс-анализа распределения состава по площади пластин, и точного его измерения. С произвольно высоким разрешением.

Таким образом, контроль состава упрощался несказанно: пластины можно было просматривать мгновенно прямо на экране телевизора и сразу после резки. Без шлифовки, полировки, травления.

[cherry]

Эпитаксия (CdHg)Te/CdTe
и (AlGaInSi)As/GaAs.

Олег Яценко в своём рассказе писал, что магистральным направлением КРТ должна была стать эпитаксия. И он прав со всех точек зрения: минимум давления паров КРТ, расхода исходных, отходов, длительности и температуры процессов, толщины слоёв, длительности отжига в парах ртути. Максимум однородности структур по площади, их практическую готовность для изготовления матриц фотоприёмников методами фотолитографии.

Узкое место было одно, и общее для всех эпитаксий: качество подложки, на которой надлежало выращивать слои КРТ. Естественным и, видимо, лучшим подложечным материалом был КТ. Но его получение так и не освоили. Поговаривали, что это даже посложнее, чем выращивание объёмных кристаллов КРТ. Хотя не приходится сомневаться, что ЗЧМ решил бы и эту задачу, кабы за неё всерьёз взялся.

Впрочем, монокристаллические пластины КТ случались, и Меринов ( Виктор Николаевич) выращивал на них слои КРТ из раствора в теллуре. Моя помощь была в исследовании их фотоэлектрических свойств и вычислительной модели процесса.

Она была куда сложнее ростовой модели объёмных КРТ. Дело в том, что в "стандартной" термодинамической модели растворы (расплавы) CdHgTe предполагают состоящими минимум из пяти компонентов: Cd + Hg + Te + CdTe + HgTе ( в "объёмной" - CdTe + HgTе). Скорость роста слоя и его текущий состав зависели от толщины раствора, температуры, переохлаждения, концентрации четырёх компонентов, пяти коэффициентов диффузии и распределения компонентов. Итого: 1 + 1 + 1 + 4 + 5 + 5 = 17 параметров ( в "объёмной" соответственно: 1+ 1 + 1 + 1 + 2 + 1 = 7). Правда, одно "эпитаксиальное" упрощение всё-же было: там можно было учитывать только диффузию компонентов в растворе, так как конвекция в нём была практически исключена условиями выращивания.

В результате решали самосогласованную систему из пяти уравнений диффузии. Самосогласованную, так как граничные условия для диффузии определяли из уравнений термодинамического равновесия раствора с поверхностью растущего слоя CdхHg1-хTe . Где текущий х формировали потоки Cd, Hg, CdTe и HgTе из раствора. Они же определяли скорость роста и, стало быть, распределение х по толщине слоя. Но вот, чтобы вычислить потоки, надо было как раз и решить уравнения диффузии. Круг замыкался. Помимо прочего, надо было учитывать, что граница раствор-слой перемещается по мере роста, плотность и мольный объём раствора и растущего кристалла разные, коэффициенты диффузии, вообще говоря, зависят от температуры и состава раствора… Впрочем, такие задачи решать уже умели.

Отмечу, что большой удачей оказалась возможность получать при некоторых упрощениях точные аналитические решения. И, следовательно, применить метод последовательных приближений.

Когда стало известно о решении задачи для КРТ, поступила просьба сделать то же для эпитаксии (AlGaInSi)As из галлия на подложки GaAs. К сожалению, уже не помню, от кого. А здесь уже минимум 8 компонентов. Но сложность была даже в этом. А в том, что из структур изготовляли светодиоды. И тут требуется некоторое отступление.

Светодиод - прибор, преобразующий электрический ток в свет. Это происходит от того, что при протекании прямого тока через р-n-переход ( скажем, n-эмиттер - p-база) происходит ввод (инжекция) неравновесных носителей заряда: дырок в электронный эмиттер и электронов в дырочную базу. И там, и там происходит рекомбинация введённых зарядов с противоположными по знаку (они там "ждут"). Энергия рекомбинации почти равна Eg, и, либо излучается (излучательная рекомбинация), либо просто греет прибор (безизлучательная).

В принципе светодиод можно изготовить из любого полупроводника, если надлежащим образом его легировать. Но после открытия Алфёровым (Жорес Иванович) свойств гетероструктур, стало понятно, что максимально эффективные излучатели могут быть получены с помощью примерно такой (весьма упрощённой) эпитаксиальной схемы.

На пластину n-GaAs наращивают буферный n-GaAs или n-AlGaAs ( это подготовка). На него - n-AlхGa1-хAs некоторого повышенного состава х (электрод), на него - n-AlуGa1-уAs (эмиттер) с составом у, пониженным относительно х, на него - р-AlуGa1-уAs (база), на него - р-AlхGa1-хAs (электрод). В результате p-n переход получается в полупроводнике с пониженным составом (и, стало быть, минимальным Eg) относительно электродов.

Суть гениального открытия Алфёрова в том, что из-за пониженной Eg область p-n-перехода оказывается потенциальной ямой как для электронов, так и для дырок.

Это такой поразительный и невиданный доселе в природе объект, который притягивает как отрицательные электроны, так и положительные дырки (а ведь известно, что если отрицательные электроны к чему-то притягиваются, то это - положительное и, стало быть, отталкивает положительные дырки). А вот "яма Алфёрова" притягивает и то, и другое, и в ней возникает (сверх) высокая плотность носителей заряда обоих знаков. Отчего резко возрастает вероятность излучательной рекомбинации и получаются яркие и сверхъяркие светодиоды и лазеры (к примеру, известные всем лазерные указки наверняка оборудованы именно гетеродиодами).

Теперь вернёмся к эпитаксии. Чтобы собрать такую структуру, необходимо последовательно окунать подложку с растущими слоями в минимум пять (а чаще больше) ванн с растворами.

В производстве это крайне неудобно, и кому-то в голову пришла светлая мысль всё сделать за один раз. Так как для раствора (Al, In, As, Si)Ga в равновесии с кристаллом существует такая температура процесса (пусть условно 600 С), что выше неё растут электронные эпитаксиальные слои, а ниже - дырочные. Стало быть, если в процессе эпитаксии температура пересечёт 600 С, то получится p-n-переход. Дело за малым: подобрать навески Al, In, As, Si, закон изменения температуры и прочее с таким расчётом, чтобы этот p-n совпал минимумом Eg (AlGaIn)As на заданной глубине.

Опытным путём это сделать не реально, потому и был затеян вычислительный эксперимент, из которого стало ясно, от какой печки здесь надо танцевать.

Высокотемпературная сверхпроводимость.

Высокотемпературная сверхпроводимость - ВТСП была открыта в 1986 году (Дж.Беднорц, К.Мюллер). И сразу стала мировым увлечением. ЗЧМ тоже не остался в стороне. Вскоре организовали группу Литвина (Александр Алексеевич). В неё вошли Усанов, Басов (Николай Иванович), Громова (Лариса Владимировна) и ещё товарищи. Мне надлежало построить установку для исследования температуры СП-перехода.

Первым СП-керамику YBa2Cu3O7 при температуре 77 К получил Коля Басов. Это установили с помощью эффекта Мейсснера (отталкивание СП от магнита).

Детальное исследование СП-перехода показало отличие его формы от известной из литературы: резкий обрыв сопротивления до 0 при температуре СП-перехода Тс. А у Коли он был плавным ( но тоже до 0, хотя и не всегда ). После спектров КРТ понять это было пустяком: форма оказалась гауссовой, но с искажениями, смысл которых был прозрачен из теории протекания. Впрочем, мы - не физики, а технологи. И эта экзотика нас интересовала лишь с точки зрения информации о качестве СП-фазы.

Дело в том, что ВТСП-керамику Коля получал спеканием порошков окислов металлов. Режимы спекания подбирал с таким расчётом, чтобы из смеси порошков получился поликристалл. В идеале все его зёрна должны быть СП с одной-единственной Тс. А на деле - только часть была СП, да ещё с гауссовым разбросом Тс. И при снижении температуры СП-переход происходит постепенно, пока не образовывался сплошной СП-кластер ( а иначе сопротивление при 77 К остаётся) .

Так что детальное исследование формы СП-перехода и его описание с помощью теоретической модели позволяло определять и СП-часть, и среднее Тс и разброс. Практически всё, что надо для технологии.

Результаты мы послали в международную конференцию в Страсбурге. Через Кировоградский Педагогический институт, с которым мы тесно взаимодействовали ещё с тех времён, когда Кесаманлы направлял нас туда читать лекции по физике полупроводников. Во Францию мы, понятно, не поехали, но тезисы доклада были там опубликованы.

И тут случился курьёз. Из Страсбурга пришли тезисы и приглашение на новую конференцию. Что весьма возбудило кое-какое начальство. Но, никакого криминала и близко не было, и нас просто предупредили, чтобы больше так не хулиганили. Мы притихли, но приглашения продолжали поступать ещё много лет. На которые, разумеется, надо было отвечать. На том же языке. Поначалу это весьма напрягало упомянутое начальство. Потом привыкло: ничего, оказывается, страшного.

Солнечный кремний.

Это направление было развёрнуто в начале 90-х, когда ЗЧМ стремительно приходил в упадок (Тузовский уже безвременно ушёл). Эта программа могла, если не спасти завод, то, по крайней мере, удержать на плаву его кремниевую часть.

По сути солнечный элемент - фотодиод. Конструкция его достаточно простая. Это, к примеру, база - пластина (диаметром 100 мм и больше) дырочного кремния, (не сильно) легированного бором. Одну из её поверхностей обрабатывают селективным травителем, чтобы поверхность была рельефной (для уменьшения отражения света), легируют фосфором на глубину несколько микрон. Почти под предел растворимости (эмиттер). На базу и эмиттер наносят контакты, на эмиттер напыляют просветляющее покрытие (тоже для уменьшения отражения) и элемент готов.

Работает он так.
Фотоны солнечного света проходят сквозь эмиттер в базу, где поглощаются с образованием пар избыточных дырок и электронов (их ещё называют неравновесными). В основном одну пару на фотон, или побольше, если фотон жёлтый, зелёный, синий… Избыточные электроны диффундируют к эмиттеру и уходят к себе "домой". А дырки остаются в базе, у себя дома. База заряжается положительно, эмиттер отрицательно и на контактах прибора появляется напряжение U. В первом приближении - около Eg/2 ( у кремния чуть больше 0.5 В, причём с увеличением мощности облучения напряжении слегка подрастает). Из элементов собирают батареи (обычно 1 х 1 м), где их соединяют последовательно.

Если к контактам элемента подключить нагрузку, то через неё пойдёт ток J, и элемент становится солнечным электрогенератором. Его мощность, очевидно, UJ .
И тут есть тонкость.
Если, скажем, нагрузку не подключать вовсе, то напряжение генератора максимально, зато нет тока и мощность - нуль. И наоборот, если генератор закоротить, то ток максимальный, зато напряжение - нуль, вместе с мощностью. Так что есть такая нагрузка, при которой отдаваемая мощность солнечного генератора максимальна. И её надо находить.

Строго говоря, для солнечной энергетики кремний с Eg = 1.1 эВ не оптимален, так как максимум солнечного излучения приходится на энергию 1.43 эВ ( ближний ИК). Стало быть, часть энергии 1.43 - 1.1 = 0.33 эВ (23 %) теряется. Лучше GaAs (1.41). Тут потеря всего 1…2%. Впрочем, уже для красного света кпд падает на 23 % , а для другого света ещё сильнее. Кроме того, теряются все фотоны с энергией меньше 1.41. Для их переработки нужен полупроводник с меньшей Eg. В результате, солнечный элемент с рекордным кпд лучше собирать на базе гетероструктур (Al Ga In)As. А ЗЧМ решал и не такие задачи.

Впрочем, вернёмся к кремнию, так как у него есть решающее преимущество: параметр кпд/цена. Годным полагают элемент, преобразующий солнечный луч с кпд не меньше 10%. Собственно, этот контроль и был моим делом.

Кпд зависит от мощности облучения и его спектрального состава, так что для измерений изготовляют имитатор "стандартного" Солнца. Так как оно светит не всегда, по разному в разные дни и разное время года, да и не стоит на месте,. Зимой, как выяснилось, получше (пыли, видимо, в воздухе меньше). Для натурных измерений выбирали такие (не частые) дни, когда в полдень и недалеко от Солнца можно было видеть тонкий серп Луны (максимум прозрачности атмосферы и минимум рассеяния).

Вся работа заняла около года.
Технологи перепробовали разные режимы легирования, материалы контактов (никель, медь, олово). Но настоящего успеха добилась Лаврик (Лидия Андреевна), сумевшая напылить из вакуума такую контактную сетку из алюминия, что получились пластины выше 10%. И это до просветления. Ценность технологии была и в том, что не требовала драгоценных, дорогих и тяжёлых металлов (в литературе сообщали о многослойных структурах: палладий-никель-олово). Правда, алюминий был тонок, и перед контролем я его усиливал гальванической медью.

Руководство завода уже показывало эти элементы разным именитым гостям. Они и вправду были очень красивы: на бархатно-сером мерцающем фоне красно-золотые контактные узоры (медь почему-то получалась с золотистым оттенком, и можно было себе представить, какая красота могла получиться после просветления). Но тут случилось нечто чудовищно непонятное. Вдруг стали поступать элементы с неузнаваемым алюминием. С кремнием его контакт был скверным, а медь на него садиться напрочь не хотела. И тут выяснилось, что Лидию перевели на другую работу. А её место занял молодой товарищ. Как шептали злые языки, не из простых. Но, кем бы он ни был, а напылять алюминий не умел, и вскоре тихо и бесславно закончилась солнечная эпопея ЗЧМ. И уж тут точно и исключительно по его собственной вине.

Роль личности в истории ЗЧМ.

Споры о роли личности в истории идут не одно столетие. Многие наивно полагают, что всё зависит от высокого начальства, царя, президента. Или от лихих и злокозненных бояр, министров и чиновников. Иные напротив, вслед за Толстым (Лев Николаевич), уверены, что от личностей вообще мало что зависит. А основоположники марксизма учат: может зависеть, и не мало. Потому что, хотя верно, что именно общественное бытие определяет общественное сознание, но верно и обратное: сознание воздействует на бытие. Ибо общество строят люди, сообразуясь со своим разумом. И, чем сложнее бытие, тем больше требует разума, тем сильнее личности могут влиять на ход Истории. Впрочем, это - общие рассуждения.

А работники ЗЧМ строили вполне конкретный завод. Уникальный, кузницу кадров, как его характеризовал Кесаманлы. По сути технический университет и огромную научно-техническую лабораторию. Под руководством выдающейся Личности, его Творцом и долгие десятилетия бессменным Директором. Тут мы сталкиваемся с тем, что расцвет творческих сил этой необычайной личности сопровождал феноменальный, за какой-нибудь десяток лет, рост завода из пары мастерских до гиганта полупроводниковой индустрии, ракетный взлёт его коллективного разума, взрывной масштаб решаемых им технических и социальных задач.

И тем печальным фактом, что после безвременного ухода Создателя, его детище стало быстро приходить в упадок. И тогда, да и сейчас, по прошествии десятилетий, заводские товарищи задаются вопросом: а вот как бы Туз был с нами, то разве допустил такое? И слышал разные мнения, в том числе противоположные.

И мы знаем аналогичные примеры. Скажем, Сталин споспешествовал триумфальному возвышению Союза (другой вопрос - какой ценой: тут можно долго спорить и, разумеется, совершенно впустую). Но Северный Исполин ушёл, и его ничтожные наследнички всё оплевали и развалили. И это, разумеется, не только Хрущов, Брежнев, Горбачёв, хотя они - в первую очередь. Но и огромное большинство КПСС, да и всего советского народа. Одолел халявщик Лёня Голубков - огромная масса, обеспечившая победу контрреволюции. Его, правда, тут же кинули, но это только обнажает суть дела. И, как недавно выяснилось, Сталин почти точно предсказал именно такой бесславный конец СССР. Судьба же ЗЧМ почти в деталях повторила его историю.

История не знает сослагательного наклонения: что было бы, если бы... Например, кабы Ленин прожил ещё лет 20. Исторический материализм даёт тут однозначный ответ: то же самое, с некоторыми, возможно, различиями, не суть важными для Истории. Другой вопрос, что для конкретных лиц они могли быть ещё как существенны. Скажем, репрессированных было поменьше (или побольше: Ленин был, несомненно, сильнее и жёстче Сталина). Потери в Великой войне не столь ужасны (или наоборот: Сталин был всё-же воином и технократом по жизни, а Ленин - всего лишь юристом).

Но, опять же по-истмату, все эти ужасы - суть неизбежная плата человечества за отсутствие у него достаточного разума. За то, что оно ещё не выкарабкалось из своей предистории, из эпохи неосознанной необходимости. И вот уже пару веков, если отсчитывать от Гегеля (Георг Фридрих Вильгельм) вязнет на пути к эпохе свободы - осознанной необходимости (коммунизму) и далее - к положительному гуманизму по-Марксу (Карл Генрих).

Так что у меня нет особых сомнений в той части Отечественной истории, коей есть свидетель и участник. Скажем, а как бы СССР не распался в 91-м году ? - Да распался бы. Не в 91-м, так в 2001-м или 2011-м… Разве что потерь и кровопролития было поменьше (или, напротив, больше ужасов и гнили). И готовилось это лет 30. Пожалуй, с момента, когда Хрущов вякнул про коммунизм через 20 лет (халяву, одним словом).

К Мировой Истории особых вопросов нет.
Зато в истории ЗЧМ далеко не всё так просто. Точнее, и здесь бы просто, кабы не увидел раза два Директора на расстоянии вытянутой руки. Один из таких эпизодов уже описан выше, в разделе гамма-контроля КРТ. Но, если тогда был просто изумлён, то во второй…

И тут надо сделать отступление. На дворе был конец 80-х, на страну обрушилась горбостройка, ехидно клеветала гласность, с улюлюканьем и гиком нёсся демократный шабаш. Не обошло сие безобразие и ЗЧМ: выборы линейных начальников, рух непонятный, листовки и прочее брожение умов. И аз, грешный, к тому не слабо приложился: хотели, понятно, как лучше.

Всё это непотребство докатилось до самых верхов: вдруг, как чёрт из табакерки, возник "совет начальников цехов". Сказать, что такой афронт удивил - не сказать ничего. Эти ребята вместе с Тузовским рождали Завод и треть века были вернейшими его паладинами. С ним поднялись, возмужали, окрылились. Во многом, если не всём, были ему обязаны: силой, положением и, главное, его незыблемостью. А тут такая фронда.

Тогда ещё можно было понять каких-нибудь Вишнякова, Якименко, Усанова, Залюбовского, Мячина (Анатолий Иванович), Войтенко (тоже Анатолий Иванович) и прочую бродившую и руховавшую инженерную поросль. Которая на своей шкуре ощущала, как закостенел завод, в каком тяжком он кризисе. Остро ощущала своё полное бессилие хоть что-то сделать для его спасения вместе с уникальными технологиями, плодов своего труда, для внедрения любых новаций, да и своей карьеры тоже, если было такое стремление.

Но, разумеется, то был всего лишь субъективный фактор. И вряд ли особо серьёзный. Для последовавшего хода событий. Но, понятно, не для участников. Ведь низы - не верхи, и тогдашнюю горбачёво-собчаково-сахарную лабуду восприняли вполне всерьёз: демо-социализм, с чел-лицом, нац-возрождение. Революции, как писал Фридрих Энгельс, - праздники для народа. Редчайшие в Истории моменты, когда он - творец Истории - явно влияет на её ход (в иные времена его держат в хлеву). Но, если снизу была революция социалистическая по своему содержанию, то сверху - буржуазная контрреволюция. И она победила.

Но вернёмся к заводу. Там был и объективный фактор, обусловивший его кризис.

Техническая и другие его стороны описаны в рассказах Елизарова, Яценко, Гаврилюка, Щербины (Иван Николаевич), Кузнецова (Аркадий Сергеевич), Машко (Виктор Никитич). И, как-то обсуждая этот вопрос, мы с Усановым пришли к общему мнению: ЗЧМ перерос своего Создателя. Тузовский был руководителем сталинского типа и вникал буквально во все детали. И его выдающиеся способности были важнейшим фактором, обеспечившим феноменальное возвышение ЗЧМ. Но это могло продолжаться, пока Директор действительно мог адекватно управлять хозяйством, стремительно растущим количественно и развивавшимся качественно. И в этом смысле никого из его помощников и соратников нелепо было с ним даже сравнивать.

Тем абсурднее выглядела затейка начальников цехов. Тогда, будучи совершенно ошарашенным, напросился, помнится, на приём к Тузовскому: что это? И состоялся второй наш разговор. Увы, последний. Где Мудрец обрисовал подоплёку текущих событий, своё видение перспективы и что намерен предпринять.

И привёл в состояние совершенного потрясения: задумывалась настоящая революция сверху. На Руси нечто такое бывало. Например, с подачи Петра Первого или Александра Второго. И более всего поражало, что в структуре нового ЗЧМ не просматривались не только товарищи из "совета" ( и это могло объяснить их суету), но и ... само Первое лицо. А это уже - вообще из ряда вон. Этот изумляющий человек намеревался решительно и радикально расчистить дорогу молодым. Видел, судя по всему, в этом шанс на спасение завода: для него это было главным.

Конечно, Толстой прав.
Личность, какой бы гениальной ни была, сама по себе мало чего стоит. Скажем, чего бы стоили наши, даже самые необычайные, блестящие и выдающиеся инженерные разработки и изобретения без их освоения рабочими? Мог бы я хоть что-нибудь сделать в КРТ без кропотливого, незаметного и добросовестного труда мастеров, аппаратчиков, плавильщиков, уборщиков, кварцедувов, измерителей, рентгенщиков, метрологов, газовиков, энергетиков, охранников, гидравликов, вентиляторщиков, бухгалтеров...?

Потому, когда вижу в некоторых коммунистических, левых, либеральных и прочих форумах Интернета побрехеньки шибко распальцованных интеллектуалов, корчащих из себя пупов и титанов мысли, то неизменно сую их физиономиями в ... Напоминая, что бы стало из всей их крутизны, кабы им не подавали в дома свет, тепло, воду, газ, сетевой и телефонный сигнал и не забирали то, что они, пардон, оставляют в ватерклозетах. И кабы за всем этим комфортом не стоял труд тысяч и миллионов работников. Что, скажем, в Африке на одного бушмена или пигмея не променяю и роту академиков. Не говоря уже о батальонах либералов.

Но прав, однако, и Гегель: миром правят идеи.
А они рождаются в головах личностей. И развитие ЗЧМ - ярчайшее, можно сказать, эталонное, хрестоматийное тому подтверждение. И, оглядываясь на события тех лет, не оставляет мысль, что хоть СССР спасти было нельзя, а вот ЗЧМ - можно. Конечно, сам Тузовский не мог бы это сделать, зато его Идея, Дух - пожалуй. Но Идея должна была охватить коллектив завода. Во всяком случае, его ядро, элиту, если угодно.

А что было на самом деле?
- "Приватизация", превращение ЗЧМ в "акционерное общество". Надувалово, одним словом. Это стало ясно сразу, как только принялись расхватывать акции по должностям (халява!). Оно ведь, чем больше акций - тем больше "дивидендов" (опять халява!). Помнится, долго раздумывал, принимать ли участие в этом игрище с ... Но потом решил свой пай-таки взять, дабы изнутри поглядеть, как окончится весь этот балаган.

И не прогадал. Как сейчас помню первое и просто триумфальное "собрание акционеров". Когда из Киева прибыла какая-то пигалица с контрольным пакетом и всех кинула. И начальствующих халявщиков, и прочих новоявленных "собственничков". Помню их ошарашенные лица: а мы что, ничего не решаем? - Здрасьте, а про что вам весь год талдычили ? В тех же листовках ?

Тогда ещё подумал: а зачем было вообще утруждаться и приезжать на завод с таким идиотизмом? Звякнула деваха по телефону и все дела. Потом сообразил: то была демонстрация. Новые "хозяева" указывали место заводскому быдлу: теперь его судьбу решает поручик Киже. "Хозяева" в кавычках, потому что у них на вооружении была совсем иная идейка. Весьма далёкая от полупроводников. И они её навязали.

Завод был обречён. "Хозяева" тоже. Как и вся остальная нация. С Украиной и Россией впридачу. С тех пор мы могли наблюдать только умирание всего этого.

Но.
Но снова читаем Гегеля.

В соответствии с разумом упорядочен план мироздания, разум раскрывает перед человеком его назначение, непреложную цель его жизни; он часто меркнул, но никогда полностью не угасал, даже во мраке всегда сохранялось слабое его мерцание.

Так что пока жив хоть один заводчанин, жив дух ЗЧМ и остаётся шанс на его возрождение. Равно как наших наций, Украины и России. Если вновь вдохновимся идеями наших национальных героев: Владимира Красное Солнышко, Ярослава Мудрого, Великих князей Киевских, Галицких, Московских, Богдана Хмельницкого, Петра и Екатерины Великих, Кобзаря, Каменяра, Леси, Ленина, Сталина, Тузовского.

октябрь 2011.

Вишняков Евгений Михайлович. Светловодск, Украина.

[шерри]

SFERA – Pro Технологии

Такого никто не ожидал:
в России финальный этап
строительства крупнейшей в мире
высокотемпературной сверхпроводящей КЛ

В Санкт-Петербурге начато строительство крупнейшей в мире высокотемпературной сверхпроводящей кабельной линии. Уникальная ЛЭП станет первой в сети энергосистемы нового поколения и очередным достижением российской отрасли сверхпроводников.

Группа «Россети» реализует разработки «НТЦ Россети ФСК ЕЭС», возводя в Санкт-Петербурге самую длинную в мире высокотемпературную сверхпроводящую кабельную линию (ВТСП КЛ). Линия постоянного тока длиной 2,5 км соединит подстанции ПС 330 кВ «Центральная» и ПС 220 кВ «РП-9» Московского и Фрунзенского районов северной столицы. ВТСП будет передавать до 50 МВт мощности на среднем напряжении 20 кВ. В данный момент проложено 1,5 км кабеля и ведутся работы по установке преобразовательных устройств на подстанциях. Ввод системы в эксплуатацию запланирован на 2023 год.

Новшеством для мирового энергостроения является не только протяженность ЛЭП, но и ее технология. Сверхпроводимость достигается при охлаждении проводников до сверхнизких температур. Для «заморозки» будет использоваться двухконтурная система криогенного обеспечения длиной 5 км.

Введение в технологии

Высокотемпературная сверхпроводимость проводников позволяет передавать большие мощности, практически без потерь.

Если не учитывать расход энергии
на поддержарние субазотны температур.

Для получения данного эффекта необходимо охладить кабель до температуры ниже 77 К. Питерская ВТСП КЛ будет иметь следующие характеристики:

конструкция — монополярная передача с обратным проводником в конструкции одного кабеля;
класс напряжения — 20 кВ;
расчетный ток — 2,5 кА;
мощность — 50 МВт
внешний диаметр криостата — 110 мм;
криогенная система замкнутого типа производительностью 12 кВт;
температура 67 К (ниже азотной на 10 К).
В основе системы лежит формер — медный каркас, на который намотана ВТСП-лента — она, непосредственно, является проводником. На ленту накладываются слои фиксирующей обмотки и изоляции. Кабель помещен в трубу криостата, по которой прокачивается жидкий азот.

Проект в Санкт-Петербурге станет флагманским. На основе полученного опыта планируется создать сеть сверхпроводящих ЛЭП по всей стране. Это станет одним из приоритетных направлений работы ПАО «ФСК ЕЭС» — «Снижение потерь и энергоэффективность». Планируется разработка и внедрение инновационных технологий производителями оборудования, генерирующими компаниями и крупными потребителями электроэнергии.

Применение высокотемпературных сверхпроводников в сфере передачи электроэнергии принесет множество преимуществ, по сравнению с традиционными воздушными ЛЭП. Новые линии способны передавать большие мощности с минимальными потерями энергии. Они более легкие, с бо́льшим сроком службы, без электромагнитных и тепловых полей рассеяния. Система будет экологичнее и пожаробезопаснее, появится возможность ограничить токи короткого замыкания, повысить устойчивость сети и предотвратить каскадные отключения потребителей за счет взаимного резервирования энергорайонов.

В условиях плотной городской застройки ВТСП КЛ позволит сохранить городской ландшафт и сократить площадь отчуждаемой территории. Затраты на строительство при этом снизятся до 20%. Помимо пользы для гражданских потребителей, сверхпроводники можно будет использовать при строительстве кольцевых схем и энергомостов и для вывода мощности с крупных объектов генерации, таких как ГЭС и АЭС.

Работа над сверхпроводниковыми линиями электропередач является приоритетной отраслью науки во многих странах мира. В настоящее время существуют опытные системы и действующие ВТСП КЛ.

Линии переменного тока в разных странах имеют протяженность:

AmpaCity, Эссен, Германия – 1000 м;
Bixby, штат Огайо, США — 200 м;
Yokohama, Япония — 250 м;
Furukawa, Япония — 87 м.
Линии постоянного тока:

IEE CAS, Китай — 362 м;
Jeju, Республика Корея — 500 м;
Ishikari, Япония — 500 м.

Как видно, российский проект станет самым масштабным: еще ни одна сеть не достигла длины 2,5 км. Стоимость разработки проекта, испытаний и строительства объекта составляет 3,5 млрд рублей.

Лидерские амбиции

Линия электропередач — далеко не единственный российский проект в сфере сверхпроводников. Страна семимильными шагами стремится к лидерству в данной отрасли. За последние несколько лет был создан:
- электрический авиадвигатель с использованием технологий высокотемпературной сверхпроводимости для летающей лаборатории Як-40ЛЛ,
- в Швейцарию были поставлены ниобий-оловянные сверхпроводники для проекта Кольцевого коллайдера,
- Франция получила низкотемпературные сверхпроводящие кабели российского производства для международного термоядерного экспериментального реактора (ИТЭР).

Российские ученые открыли
новый вид сверхпроводимости в соединениях галлия и молибдена;
физики МФТИ создали сверхпроводящее устройство из ниобия и меди, которое можно использовать для реализации энергоэффективных вычислительных устройств и устройств памяти;
специалисты ВНИИНМ им. А.А. Бочвара завершили разработку
ниобий-титанового провода в рамках международного проекта по созданию магнита-детектора для проведения экспериментов по сжатию барионной материи.

Несмотря на санкционную политику иностранных государств, они продолжают заказывать у России различные изделия из сверхпроводников. Российское государство, судя по всему, имеет большие планы на данную отрасль. Нет сомнений, что при поддержке правительства усилия ученых реализуются в новые сверхтехнологичные проекты.

https://dzen.ru/a/Y5KFhk7XfWzrPkH_

[шерри]

Исповедь Сергея Лихачёва

(позывной Свой_взгляд)

Намедни на несколько абстрактную реплику Shiyan
поступали
необыкновенно конкретная и вполне по делу исповедь пользователя Свой_взгляд .

Сообщение от Свой_взгляд

Власти над человеком быть не должно вовсе, и мы придем к ослаблению, уменьшению, и ликвидации власти. Будет охрана права, и услуга по организации жизни общества на местах и выше.
Мне кажется, что Вы ищите спасения в том, чего в руках не держали.
Интуиция в своей основе имеет ОПЫТ, я уже об этом писал. Прежде всего, человеку нужны ЗНАНИЯ, не формальные, а практические, т.е. ДОСТОВЕРНЫЕ.
Есть логика ФОРМАЛЬНАЯ. А есть логика ПРЕДМЕТНАЯ.

Вот у меня какая она, эта логика?
Я технарь, работа с техникой напрямую связана с анализом состояния оборудования. Ибо не всякое оборудование имеет диагностику состояния. Поэтому изучаешь ее в целом, как живой организм, который подает сигналы, но ничего сказать не может.
Перебираешь все способы получения информации, начиная с наиболее вероятных мест выявления дефекта.
В электронике "рвешь" цепочку пополам и идешь либо к началу, либо к концу, поделив участки пополам. И таким путем находишь отказ.
В механике и автоматике, ищешь причину остановки операционного узла, либо отказ отдельно взятого устройства. По причине отказа которого, () происходит отказ всего узла или агрегата.
У каждого технаря своя методика. Один долго думает, перебирая возможные варианты, и потом сразу находит звено отказа, исходя из той информации, которую ему дал технический персонал.
Многие проверяют все в () подряд и это самый долгий, () либо короткий путь, в зависимости с какого конца начнешь, и как тебе повезет. Главное не забыть, что уже проверено, а что нет, а то по кругу ходят.
Что касается управления хозяйством, то нет необходимости изобретать, что то () новое, речь всегда идет о коррекции достигнутых результатов.
Это самая блатная работа, ибо думать то особо и не нужно. Смотришь на экономические показатели и делаешь вывод по ФАКТУ. Куда еще ПРОЩЕ!

В западных странах происходит хаос! США имеет свои интересы, сателлиты о своих интересах не имеют права даже думать, ибо они колонии с внешним управлением.Главная причина в том, что управление идет с верху в низ. Верха не знают истинных дел в низу, а низы не могут иметь самостоятельности, что бы воздействовать на порученный им объект оперативно. Это называется реакция на воздействие. Бывает так, что пока идет информация в верх и приходит команда, то условия изменились на столько () , что эту команду выполнить уже нельзя. Такая система управления просто разрушает объект, вместо управления им.

Ага ,
периодические
кап-кризисы

Я по образованию инженер по автоматическим системам управления и систем с автоматическим самоуправлением. С автоматикой проще, там простая последовательность. Для физических системам с самоуправлением, нужны обратные связи состояния системы. В них учитывается время реакции на возмущение (на отклонение от нормы) и скорость изменения состояния системы. Требуется не допустить переход через заданную точку слишком далеко, иначе система уходит в разнос.

Вплоть
до кризиса,
упомянутого выше

В этих системах всегда присутствуют затухающие колебания.

Или
нарастаюище
до кризисх-слома

Нечто подобное происходит и в экономике. Восприятие, анализ, решение, и действие. И на каждом этапе возможна ошибка.
Тут нужна методика от специалистов и их объединений, а не золотые мозги УМНИКА ОДИНОЧКИ, которого Вы хотите ВЫБРАТЬ, неизвестно по какой методике.
Я еще раз Вам пишу, наведите порядок в простом взаимодействии объектов, в сложном множестве объектов порядок сам появится.

( с какой сырости ? -Ш)

Ибо сложное взаимодействие множества объектов, состоит из частных и примитивных взаимодействий, которые легко поддаются анализу и коррекции.

Что, собственно,
и приводит в разнос
систему в целом. Маркс

Вы не найдете такие ЗОЛОТЫЕ мозги, которые могут одновременно, обработать взаимные связи множества объектов.

План
+ ОГАС Глушкова

Зато для обработки взаимодействия малого числа объектов, Вам не понадобятся ЗОЛОТЫЕ мозги. Там логика элементарная, большого ума не требуется.

Ага,
- терминалы ОГАС

[шерри]

В одном из уральских вузов я учил студентов информационной физике и меня особенно привлёк такой момент исповеди

Сообщение от Свой_взгляд

...
Я технарь, работа с техникой напрямую связана с анализом состояния оборудования.
…
Я по образованию инженер по автоматическим системам управления и систем с автоматическим самоуправлением*.
....

* Раньше сказали бы короче:
инженер-кибернетик.

Строго говоря, выражение автоматическим самоуправлением вполне родственно такому забавному ляпсусу , как
такова селяви.

А я тех же студентов учил,
что они могут ляпануться в физике и даже технике,
ибо те ошибки исправляемы и забываемы. И они могут продолжать числиться вполне себе грамотными, образованными и культурными.
Но вот, если
в тексте любого объёма допустят
хотя бы одну грамматическую ошибку ...

Короче:
знание родного языка и его грамматики должно быть абсолютным.
Иначе
- никакие они не инженеры,
а одоробло безграмотное
и несерьёзное.

[шерри]

Впрочем,
тут Вам, Свой_взгляд,
вопрос вполне информационно-технический. Кибернетический, если угодно.

Что изображено на рисунке слева?

[Ботвинк]

Интересно, если раскулачить с десяток Абрамовичей (то есть получить около 100 миллиардов долларов), денег на развитие микроэлектроники в России хватит?

[шерри]

Сообщение от Ботвинк

Интересно, если раскулачить с десяток Абрамовичей (то есть получить около 100 миллиардов долларов), денег на развитие микроэлектроники в России хватит?

Не думаю.
Так как дело не $,
что нынче - фальшивки
% на 97-99, (а газовые - и вовсе до 99.9 ).
https://www.kprf.org/showthread-t_27572.html Что не так с "законом стоимости" Маркса ?

[шерри]

Сообщение от шерри

Впрочем,
тут Вам, Свой_взгляд,
вопрос вполне информационно-технический. Кибернетический, если угодно.

Что изображено на рисунке слева?

Поскольку
на этом Свой_взгляд,
уже позорно провалился ,
то для тех, кто соображает в технике, напоминаю,
что квадратик с кружочком на выходе - схемное обозначение логического элемента НЕ
- абсолютного, так сказать, отрицателя :
а) на входе 0 на выходе 1
б) на входе 1 на выходе 0
в) при КЗ выход-вход
ва) в логике - электронная модель парадокса лжеца*,
вб) в диалектике - соответствующей антиномии** ,
вв) в лабораторном практикуме ОТИ МИФИ - генератор меандра 0-1-0-1 ...***

А в целом получается весьма поучитеный пример логической и природной работы Гегелева логического


===========
*
Эпименида Критского :
все критяне лжецы
А он сам? - Если "да" (1) , то "нет" (0) , а "нет" - таки "да".
**
Кантова типа

*** На элементе НЕ К155ЛН1 - около 20 МГц .
При том , что более крутых сериях (555, 1531... ) генерация не получается (там нужны иные схемные решения) .
Всё это и было предметом обсуждения со студентами.
В т.ч. с привлечением идеологии ТАУ
.

[шерри]

Сообщение от Свой_взгляд

1. Покажи первоисточник?
2. ЛоХ, на активных элементах К155ЛН1генератор не создашь!
3. Ты хоть в ШКОЛУ ходил?
4. 20 МГц? А где задающие частоту ЭЛЕМЕНТЫ?
14 летний, пацан и тот умнее тебя!!!

1. Лабораторный прктикум ОТИ МИФИ по курсу микроэлектроники .
А ещё любой учебник.
Там, правда, схема посложнее, так как вместо ЛН рекоменован ЛА, и почкмутак, специально обсуждали со студентами:
чтобы это понять, требуются знания из ТАУ .

2. Ну, тупыыыые (Заронов)
К сведению ... , такие генераторы только на активных* элементах и можно заделать.

3. Ясно:
Вы г. Лихачёв - не ходили .
И это многое объясняет в Вашем тутошнем поведении.

4. А зачем ?
У Вас, Свой_взгляд,
хоть какое-то представление
есть о работе логического элемента НЕ ?
Если , как бахвалились, "инженер", типа, по САУ ?

Или это - такая же туфта фуфловая, как и весь потербляй Ваш тут мусор.
Для лохов, как честно предупреждаете .

============

* Точнее, с отрицательным активным сопротивлением.