Перелом

Так что сначала наши просто намагничивали напыленную пленку и изучали получающиеся домены, затем стали елозить по ней магнитными головками, а потом им захотелось измерить максимальную скорость перемещения доменов в ферромагнитной пленке — так они напылили пленку из пермаллоя, фотолитографическими методами стравили лишнее, оставив только последовательности из палок и букв Т — и стали смотреть, как домены движутся между окончаниями этих элементов при их намагничивании вращающимся полем. Досмотрелись до того, что как-то раз сказали — "О! Так ведь это тоже память для вычислительных машин!". Да, это она и была.

Пока один кристалл с магнитной обвязкой содержал всего полкилобайта, зато работал гораздо быстрее наших магнитных дисков — эти же деятели их создали как раз к началу сорок третьего, пока еще со скользящей по поверхности диска головкой — "плавающие" головки сейчас отлаживали аэродинамщики. А мы эксплуатировали в тестовом режиме то, что пока было в наличии. Да и грех был жаловаться — к середине сорок третьего у нас работало уже более двух тысяч пластин диаметром двадцать сантиметров, емкостью от четырех до пятидесяти килобайт, всего — более двадцати мегабайт информации. Реальной информации на них было меньше — мегабайта три от силы, так как сыпались и выходили из строя они нещадно, так что приходилось дублировать данные, чтобы их не потерять. Ну а опытное производство исправно выдавало на гора новые пластины — мы пробовали разный размер зерна, лаки, режимы сушки — в общем, как обычно — нарабатывали статистику. Естественно, было уже и резервное копирование, где хранилось уже несколько сотен лент с общим объемом данных под гигабайт — надо будет также посмотреть, сколько и они проживут.

Так что даже полукилобайтная ЦМДшка будет как нельзя кстати — две тысячи таких устройств смогут хранить мегабайт информации, со временем доступа на порядок лучше, чем наши жесткие диски, да и в производстве они кажутся проще — им не требуется высокоточная механика перемещения головок чтения-записи. По дискам, конечно, я ожидал дальнейшего прогресса, но и ЦМД скорее всего не будут стоять на месте — разработчики говорили о плотности записи в сотню бит на миллиметр, то есть схема площадью в один квадратный сантиметр сможет хранить чуть ли не десять килобайт. И это только начало. В общем, нас ждет соревнование технологий — в группе магнитных средств хранения уже образовывались свои лагеря, и не только в разрезе "винтовики"-"ЦМДшники" — уже и последние начинали почковаться — группа из шести человек изучала намагничивание при локальном нагреве. Да, вот им лазеры точно не помешают. Но я их пока придерживал — и так поток новых сведений и технологий зашкаливал — я просто не успевал отслеживать вал сообщений об исследованиях и открытиях, а ведь требовалось по каждому определить перспективность, да и секретность — если по ядерным исследованиям и циклотронам темы были закрыты для широкой публики, то вот по ЦМД — закрывать или нет? Непонятно. А тут уже и химики загорелись "поерзать" по поверхностям веществами, запертыми в таких доменах — что-то типа микрореакторов. Причем они узнали о ЦМД даже не через бюллетень, а в обычной столовке — там зарождалась супружеская пара, вот они и обедали компаниями, а заодно рассказывали о своих работах. Запретить? Или фиг с ними? Все-равно сливки мы снимем… надо думать.

А с фоторезисторами, пожалуй, мы пока определились — вакуум, и только вакуум. Чем нам была привлекательна технология вакуумных фоторезисторов — на стабилизацию параметров фотоэлемента требовалось не более суток — за это время фоточувствительная пленка приходила в равновесное состояние, отдав или наоборот приняв нужное ей для нормальной работы количество кислорода. Причем мы уже научились корректировать параметры получавшихся фотоэлементов в процессе их изготовления — после осаждения и отжига мы ввели этап корректировки параметров, когда по измеренному сопротивлению фоторезистора, по его откликам на облучение светом, мы изменяли состав газовой атмосферы в баллоне — добавляли серу или кислород, а то и испаряли внутрь свинец, чтобы уменьшить дырочную проводимость и тем самым повысить быстродействие — и, выдерживая элемент при определенной температуре, подгоняли сопротивление до нужного значения, и только потом отпаивали его от вакуумной системы, которая по сути стала не просто вакуумной, а системой с управляемой атмосферой. Да, это увеличило время изготовления почти на два часа и пока требовало ручной работы техника — для автоматизации еще не было наработано достаточно данных, чтобы выстраивать формализованные зависимости между текущими параметрами и вариантами воздействия. Зато выход годных приборов только за счет этой процедуры повысился до семидесяти процентов, так что при том же объеме аппаратуры мы производили даже больше элементов, чем до введения этого этапа корректировки. Более того, управляемая атмосфера стеклянной колбы позволяла восстанавливать работоспособность фотоэлементов — заморозкой или разогревом мы могли изменить содержание кислорода в поликристаллической пленке и тем самым вернуть ее характеристики близко к номинальным.

Сама пленка тоже получалась довольно однородной, тогда как в тех же "мокрых" фоторезисторах однородность была гораздо меньше — тут сказывался и сам факт осаждения из раствора, и необходимость осаждения в несколько слоев, иначе влага выходила бы из пленки недопустимо долгое время. Правда, к лету сорок третьего эта технология уже достаточно продвинулась — ведь полтора года исследователи только и делали, что изучали закономерности осаждения пленок из растворов. Начнут реакцию, тут же ее прекратят — и смотрят в микроскоп — где там начали появляться центры кристаллизации? Как из них растут кристаллиты? А если повысить температуру на пару градусов — не появится ли больше центров кристаллизации, соответственно, не получится ли пенка более однородной? А если добавить, например, медный купорос — не сработают ли его кристаллики зародышами? Ведь он выпадет раньше, так как его растворимость при такой температуре будет меньше. Ну и так далее — по части изучения закономерностей роста пленок мы очень неплохо продвинулись за это время, в том числе научились легировать осаждаемую пленку так, чтобы она сразу имела дырочную проводимость. Ведь химически осажденные пленки, если с ними ничего не делать, имеют электронный тип проводимости — в них осаждается немного больше свинца. Совсем чуть-чуть. Но это и делало их нефоточувствительными — дополнительные электроны, выбитые светом, практически никак не изменяли проводимость элемента, соответственно, это изменение не могли отследить и внешние цепи, в которые он был включен. Дырочная же проводимость как раз резко реагировала на дополнительных электроны — изначально их было мало, поэтому сопротивление элемента было велико — ток без облучения, то есть темновой ток, был невелик. А вакуумная технология позволяла тонко контролировать состав пленки — добавишь чуть больше серы в исходные вещества — и сразу получаешь дырочную проводимость, требуется уже меньше кислорода, причем впоследствии мы заметили, что если делать пленки с высоким сопротивлением, то они деградируют гораздо медленнее, а вот те же химические пленки меняли свои параметры очень долго — собственно, этим и была вызвана необходимость их выдержки почти год. Ну, если не хотим калибровать приборы чуть ли не каждый день. Но поначалу и такие элементы шли на ура — лучше тратить на калибровку пару часов в день, чем вообще не иметь таких замечательных "глаз".

Обнаружили мы и еще один плюс вакуумных элементов — они сохраняли линейность характеристик при повышении напряжения, а чем оно выше — тем выше и быстродействие. Поэтому вскоре мы стали применять эти элементы и в сканирующих системах, где наши "мокрые" элементы работать не могли — они слишком инерционны — время срабатывания было порядка нескольких миллисекунд. В общем — с одной стороны жаль, что мы не сразу выявили все преимущества вакуумных элементов, с другой — те же квантовые точки обещали стать полезным побочным продуктом "мокрых" технологий — глядишь и не потребуется возиться со всеми этими ЖК и плазменные панели. Была и третья технология, поначалу выглядевшая многообещающе, но в ней также самым важным стал побочный продукт.

Глава 14

Но вначале работ еще не было понятно — какая из технологий ИК-детекторов выстрелит. Поэтому мы шли по всем возможным вариантам. Так, мы исследовали и высокотемпературный нагрев. В отличие от осаждения пленок возгонкой, при котором температура не превышала шестисот градусов по цельсию и, соответственно, процесс шел достаточно медленно, при высокотемпературном нагреве исходное вещество нагревалось до температур тысяча сто-тысяча двести градусов — то есть выше температуры плавления сульфида свинца, но еще ниже температуры его кипения. Скорость осаждения пленки при этом была довольно высока — пять-десять минут — и пленка готова. Экономия времени по сравнению с возгонкой — в десять раз. И затем — отжиг подложек с пленкой в муфельных печах при более низкой температуре в шестьсот-семьсот градусов по цельсию, в присутствии кислорода, чтобы активировать фотоэлементы. После активации надо было выдержать элементы несколько месяцев в среде воздуха, но поначалу мы про это не знали — нас подкупала высокая скорость их изготовления. Тем более что часть элементов все-таки работала сразу после отжига, хотя и недолго и нестабильно.

Поэтому-то мы и ставили поначалу почти исключительно на эту технологию. "Мокрую" технологию мы отставили в сторону почти сразу — там работало человек тридцать — просто на всякий случай, благо оборудование было довольно простым — емкости, пробирки, весы и печки — это не вакуумные насосы для других методов. Вакуумная технология возгонки у нас была гадким лебедем, хотя, как потом оказалась, в тех условиях она была единственно приемлемым вариантом — слегка увеличенное время напыления окупалось готовностью элементов почти сразу после окончательной запайки колбы, а отсутствие общения с атмосферой гарантировало стабильность характеристик в течение длительного времени, тогда как высокотемпературная, хотя и позволяла делать сами элементы буквально за минуты, но потом элемент контактировал с воздухом — иначе его просто не активировать — если кислород вводить сразу при напылении, то при тех высоких температурах, что сопровождали процесс напыления, кислород активно реагировал с материалами элемента, создавая оксиды свинца и серы, то есть свободного кислорода между кристаллами почти не оставалось — поэтому требовалась отдельная операция активизации — насыщения кислородом межкристалльного пространства — при гораздо более низких температурах, а отсюда — большое время уравновешивания характеристик, да и последующий контакт с атмосферой или защитным лаком совсем не гарантировал постоянства характеристик. К сожалению, это стало понятно только по прошествии почти двух лет.

Но нам казалось, что вот-вот, совсем скоро, еще чуть-чуть — и мы отработаем технологию. Поэтому мы с завидным упорством бились лбом об стену, проводя многочисленные эксперименты. За счет более высоких скоростей изготовления в этом процессе было занято меньше людей непосредственно на производстве, но вот средства автоматизации тут вводились более ускоренными темпами — человеку гораздо сложнее было выдержать нужный технологический режим, когда требуемые температуры надо было выдерживать чуть ли не несколько секунд, затем меняя их на другие.

Тут-то у нас и начала вводиться управляющая техника на перфолентах. Сама перфолента управляла отдельными элементами печи — вакуумным насосом и нагревательным элементом. В качестве обратной связи для насоса использовалось давление, а для нагревателя — температура, причем если давление еще как-то можно было выставить на самом насосе и просто подождать, когда оно будет достигнуто, то для нагревателя сразу же потребовалось вводить и отсечку по времени работы на определенной температуре — прогрев, доводка до рабочей температуры, выдержка при рабочей температуре и затем — отдельный график для остывания подложки с осажденной пленкой. Поэтому тут уж без перфоленты было никуда. Ну, поначалу-то за всеми этими температурами следил человек, но вскоре эту работу поручили управляющему компьютеру. Тут уж я поучаствовал в процессе разработки от всей души. Еще бы — наконец-то появилось устройство, в котором требовалось хоть какое-то цифровое управление. Конечно, оно было не таким уж и сложным, но, как я и предполагал, это стало только началом.

Сама последовательность действий выглядела простой — выставить значение вакуума для насоса, откачать воздух, дождаться нужного значения вакуума, выставить температуру нагревателя, дождаться ее достижения, выдержать при ней определенное время образец, повторить со следующей температурой — вроде все просто. И наши конструктора сразу же решили ввести в перфоленте два значения — для давления и температуры, потом подумали и добавили третье — для таймера на операционнике, и получалось, что на широкой ленте шло бы три ряда цифр — давление-температура-время — и аппарат бы их отрабатывал. Красота! Почти…