重生之北国科技-第123部分

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　　返校的时候，大家还是成群结队，共同出发。
　　这帮青年人，这次离乡和以往不同，他们普遍对未来充满了憧憬。年轻人正是自信心爆棚的年龄，再被家乡父老一顿吹捧，赶英超美，只在等闲！
　　大家的包裹里，这次普遍装的都是食物。他们即使有什么要洗的衣服，也是到成永兴那里去解决掉，没有人背脏衣服回来了。
　　所以，在回校的列车上，小桌子上摆满了吃的。大家一边坐车，一边吃零食。等到了学校，一点都不饿。
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　　回到了学校，成永兴要做的第一件事情，就是整理资料，然后准备申请专利。
　　在奉天，在科仪厂科研人员的全力配合下，他又迅速攻破了两个重要节点。
　　科仪厂作为半导体设备的定点厂，产品虽然并不是全系列，但总的来说，条件要比工大的实验室好很多。
　　另外，厂里的加工手段完备，一些小修小补小改，方便得很。
　　要不是因为开学，成永兴甚至觉得，在科仪厂做研究，项目的进展完全可以会更快一些。
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　　第三关，两步法工艺的改良。
　　这里，先谈一下蓝光LED的材料选择。
　　合适的蓝光LED材料有三类，一类是　SiC　（碳化硅）材料，一类是　ZnSe（硒化锌）材料，另外一类是　GaN（氮化嫁）材料。
　　由于SiC从物理原理上，就限制了其发光效率不可能高，所以人们很自然地把注意力转向了ZnSe　基和　GaN　基材料。
　　GaN的合成十分困难，生长得到的材料具有很高的线缺陷（位错）密度，按照传统半导体物理的认识，GaN　这么高的位错密度不可能发强光。
　　因此，世界上研究蓝光LED的科学家中，选择ZnSe的超过了一万人，而选择GaN的不到10人。
　　为了解决GaN的合成问题，剩余的这十名科学家，分别开始了独自的尝试。
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　　赤崎教授，选择了晶体结构和GaN接近，但是晶格常数失配的蓝宝石作为衬底材料，进行GaN的异质外延（生长）。
　　由于晶格失配，GaN外延层和蓝宝石衬底之间存在失配应力，应力的释放会导致GaN内部产生大量缺陷。这样的材料无法应用于器件。
　　但这个问题，在1985年，被赤崎教授的弟子，天野浩解决，这就是著名的两步法。
　　步骤是，在蓝宝石衬底上先生长一层AlN缓冲层，再将温度升高生长GaN。
　　由于缓冲层释放了　GaN　和蓝宝石之间的失配应力，这种“两步法”生长技术使得　GaN　的晶体质量显著改善，满足了器件制作的基本要求。
　　这个方法的发现，差不多历时前后5年，师生两个人接力，才算搞定。
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　　按理说，一般的科学研究工作者，进行某项研究的思路，都是踏着前人留下的足迹前进。尤其是没有达到终点之前。
　　因为改变前人，甚至推翻前人的工作，完全是得不偿失。
　　例如两步法的发现，就用时差不多四五年时间。换个人来研究，是不是也要准备个几年时间？
　　这怎么选择，不是一目了然嘛！
　　但大侠就是大侠，中村拿到这个论文后，不是继续往下研究，而是放飞自我。
　　他决定试试在缓冲层中采用GaN而非AlN的方法。
　　具体思路是在低温生长的非结晶状态的GaN膜之上，在高温条件下生长出GaN单晶膜。只要这个取得成功，就可以制出与在底板上直接生长单晶GaN膜相同的构造。
　　按照这个思路，中村进行了尝试。
　　结果嘛，一次成功！
　　这种方法的核心，是采用了低温　GaN　缓冲层（500　℃左右）替代了AlN缓冲层。这一基于低温GaN缓冲层的“两步法”工艺，成为日后工业界生长GaN基LED的标准工艺。
　　当然了，做出这步改良的理由，也是异常奇怪。中村给出的解释居然是，别人用过的方法，我不用！
　　这种“二”的说话方式，成永兴也用过！
　　不就是强词夺理嘛！
　　谁不会啊！
　　你有种！
　　别人对的方法，你也别用！
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　　第四关，退火工艺。
　　LED从本质上说是一个二极管，二极管的核心结构是半导体　p…n　结。p…n　结是由　n　型半导体（内部含有大量自由电子）和　p　型半导体（内部含有大量带正电的自由载流子——空穴）组成的界面。
　　对　GaN　而言，n型掺杂比较容易实现，但　p　型掺杂却十分困难。在　GaN　中经常使用的　p　型掺杂剂是　Zn　或者　Mg，但是掺入这些杂质后，GaN　往往仍体现高阻特性，这意味着　p　型掺杂剂并没有被激活，没有起作用。
　　这个问题曾困惑了科学界很久，最后也是被天野浩解决的。解决方法是用低能电子束辐照方法来获得p…GaN。
　　这个方法的发现，天野浩也是耗时很久。他从86年起就一直在尝试，直到89年，才突然碰运气得到。
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　　在这个步骤上，中村大侠的“二”病再此发作！
　　他再次推翻了前面科学家的研究成果，改为加热！
　　这也就是所谓退火工艺的由来。
　　根据中村自己的解释，他是在非常偶然情况下，得到了这个意外结果。
　　在重复电子束照射实验前，他不小心把工作台给加热了！于是，他就发现，在电子束辐照过程中，在样品下面加热可以获得更好的结果。
　　对此现象，他又继续研究，进而确认，仅仅依靠加热就可以获得p…GaN。而退火工艺的原理，中村大侠并没有给出合理的解释。
　　从此，热退火就成为了制作蓝光LED的标准工艺，沿用至今。
　　当然了，事情是否真偶然，谁也不知道。
　　讲故事谁不会？
　　。。。
　　退火工艺的背后原理，在很久以后才被人揭示。
　　p…GaN　中的　Mg　会被MOCVD　外延过程中引入的　H　钝化，形成　Mg…H络合物。无论是低能电子辐照还是热退火，都是通过借助外部能量破坏　Mg…H　键而激活　Mg　杂质。
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　　这两个工艺步骤的实现，足以说明中村的逆天运气！
　　前人耗时五六年的成果，他在很短的时间内，全部推翻，而且找到了更好的方式！
　　而他发现的这些工艺步骤，即使在三十年后，也无人能改！
　　有没有这么一种可能：
　　这些工艺，之所以无人能改，因为它们实际就是三十年后的成熟工艺！但被提前拿到了1990年！


第262章　步步惊心（3）
　　一般来说，在科研领域，大家常说的一句话就是，站在巨人的肩膀上。
　　它的含义就是，后世的科学家都是踩着前人的足迹，一代又一代的向前摸索。
　　中村大侠，则选择了另外一条路，那就是踩着前人的脑袋前进！
　　但是，在这个世界上来了一个更猛的！
　　成永兴不仅仅是来踩肩膀，踩脑袋，他是来掀桌子的！
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　　经过在奉天的一个月的摸爬滚打，在一个设备厂全力以赴的帮助下，成永兴已经在事实上，走到了这个世界的科技前沿。
　　哪怕跟中村相比，他的进度也领先了至少一个月。
　　从后世好事者整理的蓝光LED时间线来看，中村应该是在下个月，也就是90年9月才得到他的第一个氮化镓晶体膜。
　　这一步的成就，虽然还没有很大的论文价值，但它已经有了相当大的专利价值。
　　月亚化工的大量专利，就是堆积在氮化镓制备这里。这些专利，应该就是这个时期，或者之后的一段时间申请的。
　　所以，成永兴回到冰城，第一件要做的事情就是申请专利！
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　　专利申请，也是一门大学问。
　　我们常说的专利申请，其实都是功能性专利，例如，我改造了什么东西，或者发明了什么东西。
　　但还有一种专利，则是针对其它专利而去，属于破坏性专利。它存在的目的，就是破坏别人的专利。
　　例如你发明了一种自行车脚蹬子。那么我的专利就是各种颜色的脚蹬子。让你空有产品专利，但无法使用。
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　　还有一种专利，属于保护性专利。这种专利存在的目的就是为了保护主专利的存在。因为很多专利都可以被绕过去。
　　例如，双吹法的核心，是两股气流，一股从上向下压制。那么我可不可以设计一种新的构造，改成三股气流，有两股气流从上至下呢？
　　又或者用45度往下吹，不可以吗？
　　先不谈这些专利是否能够被批准，但思路大概是这个意思。
　　在申请、专利的时候，是否可以有效预防这种方法呢？
　　例如我不申请双吹法，而是泛指，任何方式从上向下吹的时候，都进入我的专利范畴？
　　这种扩大适用范围的方法，固然被批准以后，保护范围扩大，但有很大的可能，会被拒绝！
　　因为这个专利申请，可能把已经公开的结构，或者申请过的专利给涵盖进去。
　　在普通情况下，当一个专利申请被驳回之后，申请人一般会根据给定意见，缩小专利涵盖范围，进而提高通过率。
　　但这就产生了一个新的风险，申请专利的最佳时间就错过了。这种著名的科技发明，所有人都在盯着。甚至专门有一些人，盯着新发表的论文，然后碰运气的尝试申请自己的专利。
　　被驳回的情况一旦发生，也许别人的专利就通过了。又或者是由于论文先公开发表，专利再也无法申请了！
　　专利的驳回或者通过，用时漫长，如果不是一次成功，风险极大。
　　专利范围过大，无法被批准。范围过小，又容易留下漏洞。
　　由于这里面的说道太多，专利申请已经成为了一门专门的学问。只要是稍大的科技公司，都会养一批专家，指导工程师们申请专利。
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　　围绕着核心专利，形成的辅助专利群，就叫做专利壁垒。
　　当然了，这种专利集群，有两种目的，一种是防止别人偷袭，绕过主专利。这种专利本身也许并没有意义，只是垃圾专利，但是就像前文讲的，别人的专利一旦触碰，就会导致专利失效。
　　例如，发明人自己去申请，多气流，多角度的专利。如果批准，自然多一层保障。如果被拒，也不影响主专利的批准，没有损失。
　　另一种则是垄断。当进行专利授权的时候，捆绑销售。
　　一般的科技工作者，能够正确去申请专利的，已经是不多了，尤其是这个时代。而有经验去搞专利壁垒的，更是凤毛麟角！
　　这甚至不是普通科研人员，甚至是公司可以搞定的。只有那些大型专利事务所，才有能力专门研究这些东西，玩这种奢侈品。
　　一个专利，尤其是国际专利，没有几万美元，是拿不下来的。如果再加上律师费，5万美元算是均价。
　　以月亚在蓝光LED周边形成的60个专利群来计算，仅申请专利的花费，就达到三百万美元以上，这还不包括，以后会遇到的各种官司涉及到的律师费。
　　这种游戏，不是绝大的利益，价值不上亿，是不值得这么玩的。
　　成永兴的专利水平只是入门级别，对专利壁垒这种奢侈的东西，他也只是听说，从未见过。
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　　限制申请专利的另一