终化为一汪闪烁着刺眼白光的液态硅熔池。温度稳定在一千四百五十度左右。
“降下籽晶杆。”
在单晶炉的顶部，一根通过精密伺服电机控制的金属拉杆缓缓下降。拉杆的末端，夹着一小块具有完美晶格取向的单晶硅籽晶。
这是生长的种子。
当籽晶的尖端刚刚接触到液态硅熔池的表面时。
相变在液固交界面瞬间发生。
在热力学平衡中，液态硅原子接触到温度稍低的籽晶，失去了热运动的动能。它们没有杂乱无章地凝固，而是像士兵列队一样，严格按照籽晶原有的晶格排列方式，一层一层地在籽晶下方堆积、结晶。
“接触良好。形成半月形弯月面。开始提拉。”
李刚操作着控制台上的旋钮。
籽晶杆开始以每分钟几毫米的极度缓慢速度向上提拉，同时以每分钟几十转的速度进行旋转。而在下方，装满硅液的石英坩埚则以相反的方向缓慢旋转。
随着籽晶的上升，硅液被拉出液面，在冷却区的氩气吹拂下凝固。一根圆柱形的硅棒，像变魔术一样，从液态熔池中缓缓“长”了出来。
这个过程对温度梯度的控制要求苛刻到了变态的程度。
如果加热功率稍高一千瓦，刚刚结晶的硅棒底部就会重新融化掉回坩埚；如果功率稍低一千瓦，液态硅就会大面积结晶，将坩埚撑破。
李刚必须像走钢丝一样，时刻盯着液面的光晕变化，手动微调加热功率。
在提拉过程中，一个致命的干扰出现了。 由于石英坩埚壁面的温度高于中心，液态硅在坩埚内形成了强烈的马兰戈尼热对流。
高温硅液从边缘上升，流向中心，再下沉。 这种湍流式的流场，导致从石英坩埚壁溶解下来的微量氧原子，被源源不断地卷入生长界面的硅晶格中。
晶棒直径出现波动。孪晶现象发生！在显微结构下，原本应该完美单一的晶格，因为热流的扰动和氧杂质的嵌入，突然发生了晶向的改变，长出了另一个晶核。这就好比原本笔直生长的树干突然长出了分叉。 这种长有孪晶的硅棒，在电学性能上完全是废品。
为了压制这种热对流。物理学家们在单晶炉外部加装了一组巨大的超导电磁铁。
利用法拉第电磁感应定律，在导电的液态硅熔池中施加一个强大的恒定磁场。当液态硅在磁场中流动时，会切割磁感线产生感应电流，感应电流在磁场中又受到洛伦兹力的作用，这个力在刚好与硅液流动的方向相反。
这就形成了一个强大的磁阻尼效应。原本波涛汹涌的硅液熔池，在磁场的镇压下，变得如同死水一般平静。氧杂质的对流输送被大幅度削减。
经过长达数周的反复失败和参数调整。
一九四八年十二月十日。
当单晶炉的拉杆最终升至顶端，真空腔室冷却充气后打开。
一根直径七十五毫米、长达五十厘米，通体呈现出深灰色金属光泽且毫无瑕疵的单晶硅棒，展现在了所有工程师的面前。
大西北在材料学上，终于攀爬过了最艰难的那座硅基山峰。
但有了纯净的单晶硅棒，距离制造出能够在高温下稳定工作的晶体管，还有最后一道技术门槛。
早期的锗晶体管采用的是点接触工艺。那是用两根极其细小的金丝，在显微镜下手工扎在半导体表面。这种结构不仅难以进行大批量流水线生产，而且抗震性能极差。
既然硅的表面在空气中极易形成一层致密的二氧化硅绝缘层。大西北的工程师们决定反其道而行之，利用这层玻璃作为掩膜，开发出一种全新的、彻底颠覆微电子制造历史的工艺——平面光刻工艺。
西京物理研究院，超
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