Сергей Суханов - До и после Победы. Перелом. Часть 2

И вскоре мы действительно выяснили, насколько сернистый свинец лучше. Так, при частоте модуляции освещения всего лишь в сто герц чувствительность селеновых фотосопротивлений падала в три, а таллофидных — в два раза. Для сернистосвинцовых даже на десяти килогерцах падение составляло всего тридцать процентов, а вплоть до килогерца — пять-десять процентов — ну, тут многое зависело от технологии изготовления. Скажем, позднее мы пробовали создавать "мокрые" фотосопротивления с гидразином в качестве кислородсодрежащей примеси — так они не могли работать на частотах выше килогерца. А вот гидросульфид натрия давал быстродействующие элементы, но к тому времени это было уже неинтересно. Да и одним элементом отследить быстродвижущиеся цели было проще — если модулировать сигнал от цели. Поэтому-то на сульфиде свинца и сошелся клин — только он обеспечивал приемлемые характеристики работы. Так что — если не работать по этому веществу — не будет нормальной ИК-техники — как и было у англосаксов. А если работать — нужны другие технологии, не "мокрые", как у немцев, а "сухие" — как у нас.

Естественно, сначала мы по этой технологии практически ничего не знали, имея лишь скудные сведения из тех статей, что нам удалось обнаружить в библиотеках — в журналах "Электричество", "Журнал Технической Физики" и так далее. Поэтому мы просто напыляли пленки в вакууме и потом пытались понять — что же мы получили. Соответственно, наши элементы получались очень нестабильными — то работают нормально, если вообще работают, а потом — бац! — и сдыхают. А то изначально работают еле-еле, но зато стабильно. Потом, весной сорок второго, наши специалисты пообщались Борисом Тимофеевичем Коломийцем — уже тогда видным специалистом по фотоэлементам — да он уже в тридцать восьмом создал солнечную батарею на основе сернистого таллия! Я, когда об этом узнал, немного обалдел. Правда, потом мне рассказали, что еще в 1839 Александр Эдмон Беккерель, сын того самого Антуана Сезара Беккереля и отец Антуана Анри, тоже Беккереля, и тоже — "того самого", открыл фотогальванический эффект и создал действительно первую солнечную батарею. Потом, в 1883, Чарльз Фриттс создал свою солнечную батарею из селена, покрытого тонким слоем золота. Так что я сказал "Солнечным батареям быть!" и запустил проект по их исследованию — естественно, не на каких-то там селенах и таллиях, а на нормальном — для меня — поликристаллическом кремнии, благо поликристаллические пленки мы уже исследовали. Так вот, Коломиец рассказал нашим специалистам про фотосопротивления много нового и интересного, и после двухмесячной стажировки Физико-техническом институте АН СССР они приехали довольно воодушевленные и бурлящие будущими подвигами на ниве науки. Да и потом, когда мы прихватили на артиллерийских позициях немецких специалистов из лабораторий фирмы ELAK — Электро-акустической фирмы из Киля, те также рассказали, что и как — тогда-то мы поняли, из-за чего у нас были проблемы.

Но к тому моменту мы работали уже по другим технологиям изготовления элементов — вакуумной и физической. Точнее, они обе были и вакуумными, и физическими — поликристаллическая пленка сульфида свинца в обоих случаях получалась осаждением при нагреве в вакууме. Но температуры и дальнейшая технология были разные, поэтому как-то так и сложились такие названия. Сам принцип таких физических методов родился как раз в процессе моих попыток создать биржу проектов, когда я еще бегал по лабораториям сам, пытаясь разрулить возникавшие проблемы силами других специалистов. Осаждением пленок в вакууме мы занялись, естественно, с моей подачи — я тренировал народ для будущих прорывов в микроэлектронике, поэтому с конца сорок первого сутками напролет сначала пара десятков, а к весне сорок второго — уже более трехсот человек только и делали, что тренировались испарять и осаждать разные вещества. Пока — только чтобы набить руку, потренироваться в методах получения пленок и исследовании их свойств. Ну, был и выхлоп — мы стали производить резисторные матрицы для радиоаппаратуры, что уменьшило трудоемкость ее изготовления, массу и размеры, затем пошли конденсаторные матрицы — для регистровой памяти наших первых ЭВМ, еще на лампах. В общем, работали не впустую. И вот, как-то поучаствовав в очередной планерке разработчиков ИК-детекторов, я и спросил:

— Вам ведь нужна поликристаллическая пленка?

— Да.

— А не все-ли равно — как она будет получена?

— Все делают химическим осаждением.

— А если попробовать напылять? В вакууме.

— Можно и попробовать…

Так я и свел две ветки исследований. И результаты этого научного скрещивания стали прорывом в нашей ИК-технике.

"Вакуумная" технология была незамысловатой. Делалась стеклянная колба — сантиметр-два в диаметре и длиной пару-тройку сантиметров, на ее плоский торец наносилось токопроводящее покрытие — тонкий слой золота. К нему припаивался контакт и выводился наружу. Затем внутрь колбы засыпался порошок сернистого свинца, система подсоединялась к вакуумному насосу, воздух откачивался в течение часа-полтутора-двух, и затем порошок сернистого свинца нагревался до шестисот-семисот градусов в вакууме — при этом он возгонялся и оседал на охлаждаемый стеклянный торец — это покрытие и становилось фоточувствительным элементом. Его еще надо было активировать, прогрев в разреженной среде кислорода при температуре в триста-четыреста градусов. Потом наносился второй контакт из золота — внутрь вводился микротигель, из которого золото испарялось и оседало на фоточувствительной пленке, находившейся с внутренней стороны колбы. Затем к этой пленке припаивался второй вывод, колба запаивалась и отсоединялась от вакуумной системы — и - вуаля! — фоточувствительный элемент готов!

Один из десяти в лучшем случае. И еще пара-тройка могла работать какое-то время — от пяти минут до нескольких часов — на них, а особенно на остальных — совсем уж бракованных — все было не слава богу — либо отпаивались контакты, либо контакты не пропаивались, либо кусок золотой пленки с внутренней стороны имел разрывы, либо она отслаивалась, либо осажденная пленка при насыщении кислородом слишком сильно перекристаллизовывалась и изменяла свои свойства, а то и рвала пленку из золота — выхлоп был очень незначительным. Но мы продолжали исследования. В начале весны сорок второго по теме вакуумных фоторезисторов только на их изготовлении трудилось уже более сотни человек — порядка пятнадцати исследовательских групп, и при длительности полного цикла изготовления одной партии из десяти штук в шесть часов они умудрялись изготавливать по четыреста элементов в сутки. При этом они использовали шестьдесят насосов низкого и среднего вакуума, двадцать — высокого и пять — сверхвысокого, около десяти паяльных ламп, сорока нагревателей ну и прочей техники по мелочи. И потом эти элементы препарировало еще более трех сотен лаборантов. Они исследовали вольтамперные характеристики, характеристики чувствительности, скорость деградации при повышенной температуре. Каждый прибор обнюхивался со всех сторон — размер зерна, состояние контактов и напыления, химический состав — все подвергалось тщательному изучению. Причем в каждой партии из десяти штук приборы исследовались через заданные планом эксперимента промежутки времени — часть — сразу после изготовления, часть — через сутки, неделю, месяц — мы пытались понять, как, скажем, длительность выдержки при высокой температуре повлияет на деградацию характеристик прибора. И таких параметров было много — в месяц исследовалось более десяти тысяч элементов — то есть в среднем по одному прибору в сутки на одного лаборанта — как обычно, мы пытались с помощью массовых исследований быстро вывести технологию на приемлемый уровень.