把这块金刚石晶圆,和那块脆弱的铌酸锂光子芯片,永久地粘在一起。
pFL实验室。
李振声教授看着两块晶圆,手心出汗。
“我们不能用胶水。胶水导热太差,会成为热瓶颈。”
“必须用范德华力直接键合。”
“也就是,让两个表面的原子,靠得足够近,利用分子间作用力吸在一起。”
“但是,金刚石太硬,铌酸锂太脆。稍微有一点点灰尘,或者一点点不平,键合就会失败,甚至产生空洞。”
“一旦有空洞,热量积聚,芯片必炸。”
“试试表面活化+中间层。”林远建议。
“在金刚石表面,镀一层极薄的非晶硅。在铌酸锂表面,也镀一层非晶硅。然后,利用硅和硅之间的键合。硅比较软,可以填补金刚石表面的微小坑洼。”
“但这会增加热阻。”李振声担心。
“5纳米的硅,热阻可以忽略不计。”林远计算了一下,“只要能贴紧,比什么都强。”
实验开始。
真空键合机内,两片晶圆缓缓靠近。
压力施加2ooo牛顿。
温度室温。
“接触波扩散……”李振声盯着红外显微镜。
屏幕上,代表键合区域的黑色斑点开始迅扩大,那是原子正在吸合的标志。
一切看起来都很顺利。
“键合完成。开始退火。”
温度缓慢上升到2oo度。
突然。
“啪!”
一声清脆的响声,在寂静的实验室里,如同枪声般刺耳。
所有人的心都凉了。
打开舱门。
那块昂贵的LnoI光子芯片,已经碎成了蜘蛛网。而底下的金刚石晶圆,完好无损,冷漠地闪烁着光芒。
“热失配。”李振声痛苦地闭上眼睛。
“金刚石的热膨胀系数是1ppmk。铌酸锂是15ppmk。”
“加热时,铌酸锂想膨胀,但金刚石死死拉住它不让动。”
“应力过了铌酸锂的断裂强度。它自杀了。”
失败。
彻底的失败。
物理规律再次展示了它的无情。硬要把两个性格不合的材料凑在一起,结果只能是毁灭。
林远捡起一块碎片,锋利的边缘划破了他的手指。鲜血滴在金刚石上,瞬间滑落。
“不能加热。”林远看着血滴。
“必须在室温下,完成所有强度的固化。”
“但是,室温下的范德华力太弱了,经不起后续的切割工艺。”李振声摇头。
“那就用纳米胶钉。”
林远眼中闪过一丝狠厉。
“我们在金刚石表面,刻蚀出无数个纳米级的倒钩。”
“在铌酸锂表面,对应位置,刻蚀出凹槽。”
“然后,在中间层引入一种特殊的液态金属。”