第395章 半导体所的合作

1995年7月。

北京盛夏的蝉鸣声里，林远骑着自行车穿过中关村的大街，后座上夹着一沓资料，衬衫后背湿透了。

半导体所位于保福寺桥附近，从材料所骑过来要二十分钟。他到的时候，张海洋已经在门口等着了，身边还站着一个四十来岁的中年人，戴着一副黑框眼镜，头发有些乱，像是刚从实验室里被拽出来的。

“林远，这是半导体所的方明华方老师。”张海洋介绍道。

“方老师好。”林远伸出手。

方明华握了握，力道很轻，像是心不在焉。他打量了林远一眼：“你就是那个要自己做Apd的？”

“是。”

“做过半导体工艺吗？”

“没有。”

方明华看了张海洋一眼，那眼神里有一种“你在跟我开玩笑吗”的意味。张海洋连忙打圆场：“林远虽然年轻，但量子通信那边的思路很清晰。我们先聊聊方案，方案可行的话，工艺的事再慢慢来。”

方明华没再说什么，转身带着他们往里走。

半导体所的实验楼比材料所旧得多，走廊里弥漫着一股化学试剂的气味。墙上的漆皮剥落了大半，露出下面的红砖。路过几个实验室，透过门上的小窗能看到里面的景象——高温炉、扩散炉、光刻机，都是些老旧的设备，但擦得很干净，摆放得整整齐齐。

方明华的办公室在走廊尽头，很小，只有十来平方米。一张办公桌，一把椅子，剩下的空间被各种文献和样品盒占满了。他在桌上扒拉出一块空地，示意他们把资料放在上面。

“说说你们的想法。”他靠在椅背上，双手交叉抱在胸前。

林远把带来的资料铺开，开始讲。他从单光子探测器的工作原理讲起——雪崩光电二极管在盖革模式下的工作状态，如何通过反向偏置电压使单个光子引发的载流子触发雪崩效应，如何设计淬灭电路来恢复探测器的状态。他讲得很细，把三个月来在实验室里遇到的问题、踩过的坑，一件一件地掰开来说。

方明华听着，表情从漫不经心慢慢变得专注。等林远讲完，他沉默了一会儿，然后问了一个问题：

“你们要求的暗计数率是多少？”

“小于100赫兹。”林远说。

方明华皱了皱眉：“这是国外商用产品的水平。国内民用的Apd，暗计数率都在千赫兹以上。你们要降低一个数量级，这意味着什么知道吗？”

“意味着材料纯度、工艺控制、器件结构，全部要重新来过。”

“说得轻巧。”方明华站起来，走到柜子前面，拉开一个抽屉，里面满满当当全是各种封装的二极管。“我做Apd做了十二年。从最初的硅基pIN管，到现在的硅雪崩管，每一步都是摸着石头过河。国内的半导体工艺水平，跟国外差着至少十年。你们要的‘专用器件’，不是不能做，但代价会非常大。”

“什么代价？”张海洋问。

“首先，经费。要重新设计版图，重新流片，一次流片就是几万块。而且不一定一次成功，可能要反复多次。其次，时间。从设计到出样片，最快也要半年。如果中间出问题，一年两年都有可能。最后——”他顿了一下，“成功率。这个东西，国内没人做过。我们虽然有工艺线，但能不能做出来，我心里没底。”

屋子里安静了下来。

林远站在那里，看着抽屉里那些密密麻麻的二极管，脑子里飞速地转着。他想了一会儿，然后说：“方老师，我问一个问题。”

“问。”

“如果只改器件结构，不改材料体系呢？还是用现有的硅基工艺，但在结构设计上做优化，专门针对单光子探测的需求来设计。这样虽然性能可能比不上国外的专用器件，但比民用的会好很多，而且工艺实现的难度小一些。”

方明华愣了一下。他重新坐回椅子上，拿起桌上的笔，在纸上画了起来。

“你的意思是……沿用现有的硅材料，不追求新材料体系，但在倍增区的设计上做文章？”

“对。”林远走过去，指着方明华画的草图，“比如说，倍增区的掺杂浓度和厚度，能不能针对单光子探测的工作模式来优化？现有的民用器件是为线性模式设计的，工作在盖革模式时，噪声会很大。如果我们从一开始就按照盖革模式的需求来设计，哪怕材料纯度不变，暗计数率也应该能降下来。”

方明华手里的笔停住了。他盯着纸上那张草图，看了很久。

“这个思路……倒是有可能。”他慢慢地说，“我之前一直想着要追求国外的水平，从材料到工艺全面升级，结果把自己吓住了。但如果只改结构设计，不碰材料体系，难度确实小很多。”

他抬起头，看着林远，眼神里多了几分认真：“你这个思路，有点意思。”