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第413章 单光子探测器(下)

单光子探测器做出来了,但方明华没有停下来。

他知道,实验室的样机和真正的产品之间,还隔着一条大河。那条河叫“可靠性”。

实验室里,你可以精心调试,让一切工作在最佳状态。但在实际系统中,温度会变,湿度会变,电压会波动,器件会老化。一个探测器如果不能在这些条件下稳定工作,就只是一个玩具。

方明华开始做可靠性测试。

第一次可靠性测试,做了七十二小时。

前四十八小时,一切正常。第四十九小时,暗计数突然飙升,从80赫兹跳到了500赫兹。

方明华的脸白了。

他把芯片取下来,放到显微镜下。表面看不出任何异常。他又用x光看内部,还是看不出问题。

“怎么回事?”他自言自语。

他给秦念打电话。

“秦总师,探测器出问题了。工作四十九小时后暗计数飙升。查不出原因。”

秦念赶到半导体所的时候,已经是晚上十点。

她站在测试台前,看着那些数据。暗计数从80赫兹飙升到500赫兹,然后稳定在那里,不再变化。

“不是突发故障,是渐进式退化。”秦念说,“说明有某种机制在慢慢破坏器件。”

她启动了【微观结构洞察】。

视野穿透芯片的表面,进入内部。她看到了吸收区、倍增区、电荷层——每一层的结构都清晰可见。

然后她看到了问题。

在吸收区和倍增区的界面处,出现了微小的缺陷——不是工艺缺陷,是使用过程中产生的。那些缺陷像是小小的陷阱,俘获了载流子,然后在某个时刻释放出来,产生暗计数。

“是热载流子效应。”秦念说,“高电场下,载流子被加速到很高的能量,撞进晶格,产生缺陷。缺陷积累到一定程度,暗计数就飙升了。”

“那怎么解决?”方明华问。

“降低电场强度。但电场强度降了,增益就降了,探测效率也会降。所以要在增益和可靠性之间找一个平衡点。”

秦念在笔记本上算了一组数字。

“倍增区的掺杂浓度降低百分之十五。电场强度从45万伏每厘米降到38万伏每厘米。增益会从100万倍降到50万倍,但对于单光子探测来说,50万倍够了。”

方明华看着那组数字,沉默了很久。

“改版图。再流一次片。”

第四次流片。

这一次,方明华没有急着测试。他把芯片装在测试台上,连续跑了一个星期。

每一天,他都记录数据。第一天,暗计数80赫兹。第二天,81赫兹。第三天,80赫兹。第四天,82赫兹。

到第七天,暗计数稳定在85赫兹,没有飙升。

他又跑了一个月。

数据还是稳定。

方明华坐在测试台前,看着那些数据,长长地呼出一口气。

他拿起电话,打给秦念。

“秦总师,可靠性测试通过了。连续工作一个月,暗计数稳定在85赫兹,探测效率21%。”

电话那头,秦念沉默了三秒。

“方老师,您知道这意味着什么吗?”

“知道。”

“意味着量子通信的接收端,有了可靠的眼睛。”

方明华握着话筒,手在抖。

“秦总师,我有一个请求。”

“说。”

“我想把这个探测器的名字,叫‘星火一号’。”

电话那头沉默了很久。

“好。”秦念说,“就叫星火一号。”

方明华挂了电话,坐在椅子上,看着那台测试仪。

屏幕上,数据还在跳动。暗计数85赫兹,探测效率21%。

他拿起那块芯片,放在手心里。它只有两毫米见方,比一粒米还小。但它里面,凝结了他一年的心血,凝结了半导体所几十年的积累,凝结了秦念无数次的指导和鼓励。

他把芯片放回测试台,站起来,走到窗前。

窗外,半导体所的院子里有一棵老槐树。春天了,槐树发了新芽,嫩绿嫩绿的,在阳光下闪着光。

方明华看着那棵树,想起了自己刚进半导体所的那年。

那是1983年。他也是春天来的。那时候,他还是个年轻人,满头黑发,意气风发。那时候,中国的半导体材料和国外差了几十年。那时候,有人说“中国做不出好的探测器”。

二十二年过去了。

他做出来了。

不是最好的,但至少,不输给任何人。

他转过身,走回实验台前,拿起那块芯片,轻声说了一句话。

“星火一号。你是星星之火。总有一天,你会燎原。”