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国家级科研“重器”研制在湖北武汉启动

2018-04-19 11:45

国家重大仪器研制项目、武汉大学领衔的“薄膜生长缺陷跨时空尺度原位/实时监测与调控实验装置”,本周在汉启动。这是武汉地区2017年获批的国家级最高仪器研制项目,可谓大国重器。

国家自然科学基金委设立的“国家重大科研仪器研制项目”,面向科学前沿和国家需求,旨在全面提升我国的原始创新能力,分为“自由申请”项目和“部门推荐”项目2类,前者平均资助额度为500万元,后者平均资助额度为8000万元,后者也被认为代表全国最大资助强度。

据资料,2017年从教育部、中国科学院、工业和信息化部等10个部门54个推荐项目中筛选出5个,武大项目入选,这也成为2014年以来华中地区高校首个获批的重大仪器研制项目(部门推荐类)。项目直接经费为6500万元,依托武汉大学,由该校动力与机械学院院长、工业科学研究院执行院长刘胜教授牵头,合作单位包括中科院半导体所、清华大学天津高端装备研究院、中科院微电子所、华中科技大学和华南理工大学。

刘胜团队做的“薄膜生长”,是半导体芯片的重要工艺之一。芯片是所有整机设备的“心脏”,普遍应用于高温传感、激光技术、电力电子、计算机、消费类电子、网络通信、汽车电子等领域。

半导体芯片有曝光、刻蚀、掺杂、薄膜生长等工艺加工流程,如果说芯片被喻为国家的“工业粮食”,“薄膜生长”就是决定粮食长势的重要生长步骤,是芯片制造的基础。而我们的碗里,长期没有自己的粮食。中国缺“芯”,半导体装备及芯片是中国的最大贸易赤字“大户”,是中国较西方国家最弱的工业技术痛点。

刘胜研究的“薄膜生长缺陷跨时空尺度原位/实时监测与调控实验装置”,是为监控“工业粮食”的长势,做到缺陷可控、提高成品率。刘胜介绍,半导体工艺里有个名词叫“成品率”,在生产过程中,合格的芯片占所有生产出的芯片的比例就叫成品率,就像生小孩一样,小孩在母体中有缺陷,将来出生后体质就不好。

刘胜说,控制缺陷,能极大提高后续器件及组件的可靠性和耐久性。比如,激光器芯片中的外延层就要求极低的位错等缺陷密度,否则,激光器寿命会大大降低甚至不可用。又如,以宽禁带半导体为代表的电力电子器件及系统,是“一带一路”的核心,是高铁机车和超高压中的核心部件,迫切要求低缺陷的薄膜生长技术。

刘胜说,建造一个能调控的“国之重器”,不仅有助于我国在薄膜单晶生长领域处于世界领先,直接为中国高端装置的提升带来跨越式发展,同时还将大大促进物理、化学和生物等基础学科的发展。

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