ПЕРЕХОД ОТ АДМИНИСТРАТИВНОГО ПРОТИВОРЕЧИЯ К ТЕХНИЧЕСКОМУ 5 страница

разогнаться в электрическом поле и произвести ионизацию

газа - этого не может быть, с моей точки зрения, но это

есть - электроны регистрируются, и я не могу этому

верить.

Собственно мы с вами сформулировали противоречие. Как

его разрешить?

Еще не столь долго занимаясь эффектом Рассела, мы

публиковали статью по поводу экзоэлектронов Крамера -

так называют эмиссию электронов со свежеобработанной поверхности

/20/. Уже в ней мы высказывались с больим сомнением, что

электроны эмиттируются с поверхности.

Но одно дело отвергать, а другое - предлагать идеи.

Так откуда же берутся эти электроны? Давайте разрешать противоречие.

Давайте допустим, что действительно электроны есть, но

они не эмиттируются, а образуются вне объема и поверхности

металла, а прямо на воздухе.

Это можно представить как:

H2'+H2' --> H2+e+H'+H

Конечно, у нас нет доказательств существования такой реакции,

за исключением нескольких фактов.

I. График зависимости затухания эмиссий H2' и

экзоэлектронов во времени одинаков, но интенсивность экзоэлектронов

на порядки ниже.

Рис.9

--!------------------------------------------->

В /21/ показано, что инертные газы могут создавать процесс,

когда сталкиваются друг с другом:

X2'+X2' --> X2+e+x(So)+X(So)

По аналогии, по нашему мнению, возможна и реакция,

приведенная выше для возбуждения молекул водорода.

Собственно говоря, этот пример показывает, что разозлившись

тоже можно достичь результат. Эта гипотеза не была

опубликована.

/"Химия традиционная и парадоксальная"

1985г., статья "Быстрые рекции инертных газов"

стр.59/

Рис.10

Почернение фотопластинки на воздухе от поверхности

кремния.

Рис.11

Почернее фотопластинки от поверхности кремния,

расположенного в воде.

220 !

200 !

180 !

160 !

140 !

120 !

100 !

80 !

60 !

40 !

20 !

---!----------------------------------> Т (часы)

! 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 - для германия

3 - для кремния

Рис.12

+ -

0 0 1

! !

! ! _____________________

_!__!___!_____________________!

!_!__!__________________!

! ! ! ___ ____ _____ ! 2

! ! ! !

! ! ! ______ ___ ___ ! 3

! ! !___________ !

! ! ____ ____ _____ ! 4

! !______________ !

! ___ ____ _____ ___ ! 5

!_______________________!

1. Схема электрохимической ячейки опыта

1 - фотопластина

2 - медный кольцеобразный электрод

3 - кремневая пластина

4 - никелевый столик

5 - кварцевый стакан с водой

2. Изображение кольцеобразного электрода в эмульсии

фотопластины.

_____________________________________________________

! !

!_____________________________________________________!

Рис.13

100 !

50 !

--!-----------------------------------------> t

! 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Плотность почернения от времени коррозии поверхности

кремния.

Рис.14

80 !

60 !

40 !

20 !

---!--------------------------------------->t(час)

! 2 4

Рис.15

60 !

50 !

40 !

30 !

20 !

10 !

--!---------------------------------------->

! 1 2 3 4 5 6 7 8 9

расстояние мм

Плотность почернения от расстояния ФП от кремния.

3. Еще на интерес, любопытство.

Еще одна задача по эффекту Рассела.

К сожалению, она не доведена до конца по целому ряду причин

и более того, результаты этой работы в отличии от других опубликовать

не удалось. Посланная статья в редакцию журнала "Электрохимия"

не была принята.

В эффекте Рассела просматривается цепочка - пластина

/металл/ на воздухе, пластина в жидкости /воде/, пластина

в качестве электрода в элктрохимической ячейке. Все три

случая показывают, что коррозия металла /полупроводника/

сопровождается эмиссией H2'. Рис.10, 11, 12.

Особый интерес представляют результаты опытов с СХЯ.

Но прежде давайте отметим, почему возникла мысль выстраивать

такую цепочку?

Конечно, надо немного представлять себе процесс коррозии,-

он связан с электрическими явлениями. Но по-моему все же

надо иметь желание посмотреть на один вопрос и сделать попытку

обощения всего, во что входит изученный процесс. Образование

H2' должно входить в фотосинтез - там выделяется H2, в

механизм дыхания - там образуется H2, в ЭХЯ - в ней на

катоде образуется и выделяется H2 и т.д.

Ну а теперь об ЭХЯ.

Дело в том, что во всех учебниках по электрохимии описано,

что на катоде образуется молекулярный водород, который

в виде пузырьков выходит наружу. Проведя несколько опытов,

мы смогли показать, что над катодом в фотопластинке также

образуется почрнение, то есть наряду с H2 возможна и

эмиссия H2'.

Сам по себе этот факт уже представляет значительный интерес

для химиков, но как я уже упоминал, журнал отказался опубликовать

эту статью. Если же рассматривать весь процесс, происходящий

на катоде, то появляется несколько интересных мыслей,

которые требуют тщательного изучения.

Во-первых, на поверхности катода при встрече двух

атомов водорода образуется H2'. Во-вторых, каково ее поведение?

H2' может рекомбинировать, то есть превратиться в H2, а

избыток энергии передать катоду. Этот избыток энергии, как,

например, в случае со ртутью, может сам возбудиться, а

потом испустить квант света, либо возбужденный

электрон может уйти с катода. В этом случае на катоде

будет недостаточно электронов. А это означает, что для

того, чтобы процесс шел, необходимо их добавлять,

повышать напряжение на катоде. Не является ли этот

процесс причиной так называемого перенапряжения

водорода на катоде.

Известно, что высокое перенапряжение наблюдается кроме ртути

также на свинце, кадмии, цинке. На некоторых металлах

перенапряжение сравнительно невелико, особенно на металлах

из группы УШ периодической системы. На платинированной пластине

оно близко к нулю /22/.

/В.В.Спорчелетти "Теоретическая электрохимия" 1970 г., стр.420/

Вопрос перенапряжения водорода на катоде в зависимости

от природы металла до сих пор не ясен и привлечение H2'

может пролить свет на этот малоизученный эффект.

Возбуждение может сниматься за счет передачи энергии атомам катода,

что может привести к нагреву катода.

Ну и конечно, возбужденные молекулы H2' могут просто

уходить в раствор-электролит, а затем наружу.

Конечно, все это - гипотезы, но это - шажок вперед

по сравнению с теми гипотезами, которые высказывают

исследователи - электрохимики /например, надо изучить структуру сплавов,

металлов и т.д./

И еще, мы ведь с вами не посмотрели, а что делается на аноде.

Ведь там должен выделяться кислород, да ведь не просто кислород,

а возбужденные молекулы кислорода! Как они себя ведут?

Оставим этот вопрос последующим исследователям.

Рис.20

________________________

! ! кремний

! ! n-типа

1 ! ! проводимости

!________________________!

_________________________

2 !_________________________! 100 мкм

n !_________________________! 100 мкм

n+ !_________________________! 100 мкм

_________________________

3 !_________________________! 4 мкм

! n+ !

! ! 100 мкм

!_________________________!

остальное сошлифовано

Как мы уже говорили, принимая во внимание возбуждение

молекулы H2', можно делать попытку объяснить целый ряд эффектов,

которые до сих пор полностью не ясны.

Таким образом, работа, начатая с технологической задачи -

определение окиси в окнах SiO2 на кремний - вылилась в

многолетнее исследование, которое можно было бы продолжать

и дальше /23/.

На рис.13,14,15 приведены графики различных зависимостей

для кремния.

4. Боязнь.

Судьба свела меня с прекрасным конструктором А.М.Чеховским.

Все это произошло случайно. Он обратился ко мне с просьбой взять

его на работу, так как в соседней лаборатории его увольняли

в связи с сокращением штатов. Там, в лаборатории произошли

какие-то осложнения во взаимоотношениях с начальником

лаборатории, и тот, не долго думая, решил его сократить.

Я пошел к руководству и мне удалось его "уломать",

чтобы Чеховского отдали мне, правда с понижением в должности.

Он согласился, а я пообещал ему скорое восстановление.

Буквально через несколько дней меня пригласил заместитель

главного инженера и показал рекламацию на наши первые приборы,

выпущенные серийно. В рекламации были довольно обидные

слова: "Вы что нам послали - транзисторы или переключатели?

Ваши приборы при температуре +60' выключаются, а затем опять

включаются?!"

Зам. главного инженера сказал следующее:

- Если в течении буквально нескольких недель не

разберетесь в чем дело, то вам, как разработчикам, будет

очень плохо. Вы понимаете?

Естественно, я понимал. Правда не знал, что мне будет.

Ведь я мог просто уволиться и никаких последствий. Но

все же очень хотелось решить задачу, да и гордость заела.

В чем ее смысл?

Рис.16

_ _

! ! ________ ! !

______!_!____!________!___!_!______

! !

!___________________________________!

! !

!___________________________!

! ! ! ! ! !

ТРАНЗИСТОР БЕЗ КОЛПАЧКА

На рис.16 показан транзистор. Видно, что весь кристал

закрыт лаком. Эта защита предназначена длтого, чтобы защитить

кристал от окружающей среды, так и для того, чтобы зафиксировать,

поддерживать, укреплять золотые выводы, выполненные методом

термокомпрессий, прочность которых не высока.

Судя повсему, этот защитный лак при нагреве расширяется

и отрывает вывод от контактной площадки, а затем, при охлаждении,

сжимаясь, его восстанавливает.

Мысль о том, что не плохо было бы контролировать все

100% сварок вообще-то была, но руки не доходили, так как

не ясно было - как это сделать, не было идеи. В то время

мы не очень понимали, что из себя представляет процесс

термокомпрессии. Известно, что это нагрев и давление, но

как изменяет прочность факторов от различных факторов не

знали. Более того вообще не существовало метода проверки

прочности сварочных соединений - поэтому и претензии

к работникам были не справдливы.

Надо было убрать лак, а как проверять прочность?

Над нами висела мысль о том, что мы ежечасно выпускаем брак.

Чем хорош был в то время Чеховский? Он ни одну идею намертво

не отвергал, а каждую был готов рассмотреть и обсуждать.

По-видимому, критерием оценки идеи было: сможет ли он сам сделать

что-то, чтобы претворить идею, насколько она проста в применении.

Сели мы с ним друг против друга и я ему сказал:"Я буду

высказывать идеи, а Вы говорите: да-нет, оценивайте их".

И начался истинный перебор вариантов, хотя мы для себя

сформулировали противоречие: слабые сварки должны обрываться,

сильные не ослабляться. Это был 1959 год. Я включил свой

генератор:

- струя воды - нет

- электрический ток - нет

- магнитное поле - нет

- крючки - нет

- натяжение - нет

- струя воздуха - да!

Где-то я мельком видел сообщение о применении сруи воздуха

для каких-то целей, не помню, но вот, перебирая известные мне воздействия,

я вспомнил и назвал воздух.

Вообще-то, зная ВПР, это было бы назвать не сложно, но

мы то не знали о ресурсах.

Рис.17

КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРИБОРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПРОЧНОСТИ СОЕДИНЕНИЙ

Рис.18

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ПРИБОРА ДЛЯ ОТБРАКОВКИ

СЛАБЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Рис.19

ВНЕШНИЙ ВИД ПРИБОРА ПОПС

"Вы знаете, - сказал Чеховский, - я пойду и как только что-то

получиться, я Вас приглашу".

Буквально через три дня он подвел меня к действующему макету,

с помощью которого продемонстрировал, как струя воздуха

обрывает слабые сварки. Одновременно он мне показал пружинный

динамометр, который позволял проверять прочность сварки

от 0,5 граммов и выше. Буквально через две недели оба

устройства были изготовлены и начали работать в цехе.

Чертежи этих специальных приспособлений - приборов,

по требованию были разосланы на ряд предприятий.

Примерно на двадцати предприятиях эти приборы стали

работать на контрольных операциях. Рис.17,18,19.

Чеховский снова стал ведущим инженером. Однажды он спросил,

не буду ли я возражать, если он оформит заявку на изобретение.

Я не возражал, но считал, что я ничего не изобрел.

Однако он послал заявку и сразу получил положительное

решение.

Это было мое первое изобретение, хотя мне и неудобно

об этом говорить и писать. /24/

Внедрение прибора для обдува позволило сразу обнаружить,

что около 10 сварок - слабые. Работницы стали сами проверять

100% своей продукции. С помощью же динамометра удалось подобрать

режимы для термокомпрессии. Проблема была закрыта. /25/

И вот здесь мы встретились, как мы теперь говорим, с

отрицательным сверхэффектом, то есть с эффектом, который

трудно было предсказать.

Примерно через полгода поступили жалобы о том, что выводы

у готовых приборов обрываются. Причиной, как оказалось,

была так называемая "белая чума" - соединения аллюминия и воды.

На контактах золото-аллюминий образовывался белый порошок -

налет - гидроксид аллюминия.

Не буду описывать всю эпопею, но проблему

удалось решеть введением под колпачок прибора цеолита.

Итак, вывод. Повышение ответственности, боязнь

заставляют быстрее думать. Об этом широко известно

из литературы и истории.

ДОВЕРИЕ ОБЯЗЫВАЕТ

Можно о многом знать, но не уметь это знание использовать.

Можно многое понимать, но тем не менее не воспринимать, не

применять в своих действиях. Обращая взгляд в прошлое,

я с удивлением вижу, как много было борьбы. За что?

Как много боролись со мной - за что? Я, зная основной

закон диалектики, все же считал, что более главный,

единственный закон - это взаимопомощь, благожелательность к тем,

с кем вместе вы трудитесь и всегда исходил из него,

и всегда почти ... в конечном счете проигрывал.

В чем? В зарплате, в интересной работе, в самовыражении

и т.д. Об этой стороне деятельности не стоит говорить, но

борьба присутствут везде - на работе, в обществе, в школе,

ВУЗе...

Мы стыдимся или боимся признать, что она есть везде,

и у нас в нашем обществе. Например, в журнале "Англия" N'111

эпиграфом для статьи "Психология и торговля" стоят такие слова:

"В условиях свободного рынка фирмам приходится вести друг с другом

острую борьбу - не на жизнь, а на смерть. Чтобы выжить,

фирмы используют самые разные средства, и среди них не последняя

роль принадлежит рекламе".

Не надо понимать термин "реклама"

как только описание своего продукта, его качества, с целью его сбыта.

Реклама может быть иной, может вызвать противоположные чувства.

Например, когда я поступал на завод, руководитель КБ сказал на одном

совещании, что вот придет новый ведущий инженер,- он вам

покажет, как надо работать. Такая реклама создала для меня

тяжелейшие взаимоотношения.

Все начальники относились ко мне с предубеждением, пока

не наладились отношения. И здесь, по-моему, сыграла роль

не только реклама, но и любви родная сестра - ревность.

Они меня ревновали к работе и к начальнику: что он обо мне

высокого мнения, чем о них. Поэтому, если вы хотите кому-то

осложнить жизнь, скажите, что этот человек покажет, как надо

работать. Об остальном можете не беспокоиться.

Я, конечно, далек от мысли, что прочитав мои рассуждения,

каждый начнет борьбу со своим окружением, хотя, по-видимому,

он и так ее ведет, но, чтобы ЗНАТЬ, что она проходит, быть

готовым к ее ударам, предотвращать их,уметь увидеть

бойцов, которые ведут против вас действия. Это и хотелось

показать и привлечь внимание. Конечно, все гораздо сложнее.

Ваш товарищ по одни вопросам с вами за одно, а по другим -

против. Вы сами не по всем вопросам имеете собственное

мнение, что-то не воспринимаете, что-то не понимаете и т.д..

Все это приводит только на первый взгляд к простым

взаимоотношениям. На самом деле интересы отдельных лиц,

групп лиц, например, однокашников, вступают в противоречие

с другими лицами, группами, лаборантами, участниками и т.д.

Ведется непрерывная борьба и, естественно, взаимопомощь, о которой,

конечно, важно знать.

Я опишу одну историю о решении задачи, но хочу ее показать

на фоне тех отношений, которые складывались в коллективе.

В КБ разрабатывали новый, так называемый планарный транзистор.

Его разработкой была занята лаборатория и еще целый ряд групп в других

лабораториях. Прибор не получался. Осталось три месяца до

предъявления темы, ОКР - нужны были приборы для испытаний,

их исследования, а их, как назло, ни одного годного.

Расклад сил. Главным конструктором разработки обычно назначался

начлаб, либо ведущий конструктор. В этом случае

главным конструктором был главный инженер КБ. Почему?

Начальник лаборатории отказался им быть, он боялся провала.

Боялся обоснованно. Это был первый прибор, не было

технологии, оборудования, не все было ясно. И вобще, где-то

была, по-видимому, у налаба мысль:"Я им докажу, что

они без меня все равно ничего не сделают".

Этот дух витал в лаборатории. Нам мало что давали, -

требовали значительно больше. И это не смотря на то, что

лаборатория была полностью переоснащена, подобраны новые

кадры и т.д.

Начальник КБ понимал, что ему эту ситуацию не сломать,

а кроме того, не ясно было, почему не получаются приборы?

Приезжали специалисты из головного КБ. Проработали месяц,

но так и не нашли причину.

Начальника КБ командировали за рубеж на несколько

месяцев, и он,буквально за день до отъезда, пригласил

меня к себе и сказал, что он мне доверяет и хочет меня

поставить во главе этой лаборатории. Если я не "вытащу"

этот прибор, то все равно его никто не "вытащит", а

ему будет спокойнее за границей, если я буду возглавлять работу.

Я отказывался, потому что не знал этого прибора, этой

технологии, но он очень тонко намекнул, что я смогу и должен

ему помочь. В конце концов я согласился. Я и так был начальником

лаборатории, а теперь у меня их будет две. Когда он меня

представлял в лаборатории как онвого начальника,

одна женщина-инженер даже вскрикнула от негодования, что я

буду их руководителем. Остальные приняли меня молча не показывая

своих чувств. Многих из коллектива я знал, но описать

все отношения с каждым сотрудником, со своими нюансами,

невозможно. Несомненно, кто-то был за меня, кто-то - против.

Я получил возможность повысить в окладе несколько человек, -

это важный фактор.

И еще одна деталь. Я не был выпускником ВУЗа, в котором

изучали полупроводники. Я был человеком со стороны.

Основные же кадры - выпускники ЛЭТИ, и они дружно держались

друг за друга. Вот такая была обстановка.

Я понимал, что надо найти главное звено, главную причину,

почему не получается прибор. Я стал каждое утро проводить

совещания с полным разбором результатов работы проделанной

каждым из инженеров за предыдущий день. Я выслушивал всех

и старался понимать и принимать решения демократически.

Однако у меня было ощущение некоего сопротивления.

Потратив много времени на ознакомление с организацией работы

и технологией, мы пришли к выводу - изменить организацию.

Раньше каждый ИТР вел технологическую операцию и за нее

отвечал. Как бы отвечал. На самом деле никакой ответственности

не было, так не ясно было, на какой операции создается брак.

Поэтому теперь каждый сам вел несколько партий пластин сначала

и до конца и полностью отвечал за полученные годные приборы.

Как теперь говорят, каждый отвечал за полученный результат.

Меня поджимали сроки - три месяца. А цикл изготовления прибора без

напряжения - 20 дней.

Проведя подробное рассмотрение параметров приборов

готовых, но не соответствующих ТУ, мы пришли к выводу, что основной

причиной брака является неумение изготавливать

пластины с заданным по толщине высокоомным слоем кремния.

Как быть?

На рис.20 приведен технологический процесс

изготовления пластин.

Если высокоомный слой составляет более 6 мкм - брак по

параметрам насыщения, если меньше 4 мкм - брак по Uкб.

Таким образом надо научиться так полировать пластины,

чтобы толщина высокоомного сло составляла величину

буквально 5+-1 мкм.

Узнав причину, надо найти метод ее устранения.

И вот здесь проявилась моя персональная черта - я верил,

что такой метод можно найти, остальные - нет. Почему?

Не знаю.

Я пригласил двух инженеров-технологов и метриста.

Технологу делать, метристу - измерять. Поставил перед ними проблему -

как измерить толщинц высокоомного слоя, чтобы она была

одинакова на всех пластинах. Надо измерять непосредственно

во время полировки. Оба ответили в один голос:"Не знаем!"

Подумайте! Ответ тот же - не знаем!

Конечно, можно измерять по контрольным пластинам,

оптическим методом и другими, но все это долго, а мне надо

сегодня, завтра, вчера!

Этот прибор должен осваиваться в серийном производстве

и технология должна быть разработана под серийное производство.

Мне нужен был непрерывный метод контроля во время полировки

пластин. Вот основной тезис. Чем можно контролировать

непрерывно?

Рис.21

Ближе всего, с чем приходилось работать, более прост

и знаком - это какой-то метод, основанный на прохождении и

измерении тока. А что, если использовать зондовый метод?!

Ток от зондов должен проходить по двум слоям - высокоомному

и низкоомному, то есть, как бы два сопротивления,

включенных параллельно, причем одно из них меняется.

А вдруг мы почевствуем разницу в толщине 1 мкм при таком

включении зондов? Можно ли посчитать эту задачу?

Несомненно. Но мы не считали. Я предложил эту идею

обоим инженерам для критики. Что тут началось!

От того, что я - профан, и ничего не понимаю

в полупроводниках, до того, что это сделать вобще нельзя.

Я кое как от них отбивался - предлагал ка это сделать.

Взять пластину с проведенной диффузией фосфора в

обе стороны на глубину 100 мкм, сделать косой шлиф, а затем пройти по

нему и построить полученные зависимости. Нет и нет!

Мы делать не будем - это бред!

Пришлось мне применить власть начальника лаборатории.

Я им приказал сделать то, что я сказал, причем в течении

трех дней. Три дня их я трогать не буду. Через два дня они

пришли ко мне, несколько смущенные и показали результаты.

Как ни странно для них, но что-то получилось.

Оказалось, что как по току, так и по напряжению есть минимум

и максимум, зная величину которых в вольтах или

милиамперах можно установить толщину высокоомного слоя кремния

/рис.21/. Причем в принципе не надо знать толщину, а достаточно

знать только величину тока или напряжения.

Срочно были изготовлены пластины с различным значением тока,

то есть с разной толщиной высокоомного слоя, и изготовлены

транзисторы.

Оказалось, что при токе 4,5 мА получается наибольший

процент выхода транзисторов, с заданными по ТУ параметрами.

Буквально в течении нескольких недель были изготовлены тысячи

годных приборов, и тема ИКР была предъявлена.

Комиссия приняла прибор, и началось серийное производство

этих транзисторов. Он получил обозначение КТ306.

Конечно, было еще много вопросов, задач, которые пришлось решать

инженерам, но главная причина брака была устранена -

можно было двигаться дальше, ведь приборы стали получаться

и теперь с ними можно было эксперементировать, повышать

и улучшать параметры и т.д.

Доверие оказанное мне, я оправдал. Мне очень хотелось

доказать, что во мне не ошиблись, я могу решать задачи

и организовывать разработку. И мне очень не хотелось, чт

обы мой начальник поимел неприятности из-за

этого прибора.

Через несколько месяцев лаборатория захотела отметить

наш успех. Собрались, посидели и вот тут-то одна из

женщин-инженеров сказала мне:"А ведь мы против вас

устроили заговор. Мы не хотели, чтобы вы сделали прибор,

но у нас не вышло. Вы победили. Когда мы увидели, что приборы пошли,

мы сразу стали Вам помогать".

Все посмеялись.

Для меня это было откровением. Я не ожидал, как говорят,