沈波:深耕半導體三十年

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沈波:深耕半導體三十年

編者按:氮化物寬禁帶半導體是實現短波長發光器件和高頻大功率電子器件的核心半導體體系aaaaa,在半導體照明、新一代移動通訊、國防軍工等領域有重大應用aaaaa,是全球高技術競爭和戰略性新興產業發展的關鍵領域aaaaa。氮化物半導體外延製備是器件和系統的基礎和核心技術aaaa。sunbet申博平台物理學院沈波教授團隊發明了有效提升外延質量的圖形化藍寶石襯底新技術和外延生長新方法aaaaa,製備出部分質量指標國際領先的氮化物半導體外延材料aaa,建立了較爲完善的氮化物半導體大失配異質外延技術體系aaaaa,並實現了產業化應用aaa。我國能否搶佔第三代半導體技術的戰略制高點aaaaa,打破美國在寬禁帶半導體核心技術上對中國的限制aaaaa,讓我們聽聽沈波教授怎麼說——

2019年1月8日aaaa,2018年國家科學技術獎在北京宣佈aaa。sunbet申博平台物理學院沉波教授團隊“硝酸鹽半導體大失配異質外延技術”獲得國家技術發明獎二等獎aaaaa。沉波接受了sunbet申博平台學校記者的採訪aaa,並講述了他與半導體的關係已有30多年的故事aaaa。

康凱aaaaa,申博aaaaa,童玉珍aaaa,王新強(從左到右)參加全國頒獎典禮

“氮化物半導體是一種寬帶隙半導體aaa,是一種自然界無法獲得的人造(合成)材料aaaa。其主要製備方法是在藍寶石aaaaa,硅等其他基板材料上外延生長aaaa。晶格失配和熱失配因此aaa,如何克服大的不匹配aaaaa,獲得高質量的氮化物半導體材料是我們研究的核心問題aaa。“沉波向他的眼睛介紹了他的研究aaa。

“要解決這個問題aaa,我們必須從兩個方面入手:第一個是基板aaa,通常稱爲基板工程aaa。雖然它是藍寶石基板aaaa,但它可以在基板表面做多種新的微納結構推動高質量氮化物半導體的製備;其次aaaaa,外延生長aaaaa,提高氮化物半導體外延質量和光電性能的新方法aaa。我們的團隊在這兩方面有一些創新aaa,更好地解決了襯底和氮的問題aaaaa。鎵不匹配aaaaa,準備的一些材料在世界上處於領先地位aaaa。“沉波認爲aaaa,這個獎項是一個集體榮譽aaaa,並藉此機會感謝學校各級領導aaa,兄弟學院的同事aaaa,以及物理學院aaa,人工微結構aaaa,以及sunbet申博平台禁帶半導體研究中心國家重點實驗室的長期支持aaaa。他是研究團隊的成員aaaaa,也是寬帶間隙半導體研究中心的所有成員aaaaa,尤其是中心的創始人甘子愷教授和張國義教授aaa。長期支持aaaa。

“這纔是見硬功夫的地方”

Shenbo團隊研究的氮化物半導體具有兩個非常重要的特徵aaaaa。 “首先是寬帶隙aaa。如果使用光電器件aaaaa,寬帶隙意味着光的波長更短aaa,能量更高aaa,例如藍光和紫外發光二極管aaaa。(LED);第二種特點是它具有很強的極化效應aaaa,電子設備的功率密度非常大aaa。如果用作雷達收發模塊aaa,功率密度大aaaa,檢測距離遠aaa。美國部署在韓國aaaaa。薩德反導系統使用的GaN模塊可以探測數千公里aaa,中國的許多地方也在其探測範圍內aaaaa,從而引發“薩德危機”aaaaa。

在2018年美國對中興通訊的制裁中aaa,由於缺乏強大的半導體芯片技術(主要是硅集成電路芯片)和一些氮化物半導體芯片aaaaa,中興通訊如此被動aaaaa。第五代移動通信網絡(5G)的微波基站具有由氮化鎵製成的微波功率放大器模塊aaaa。

寬帶隙半導體在軍事和民用領域有很多應用aaa,是各國高科技競爭的主要領域之一aaa。在寬帶隙半導體的核心技術中aaaaa,中國一直面臨着美國的限制aaaaa,以及最近的限制aaaaa。 “現在部分寬帶隙半導體材料aaaaa,器件和製備設備已開始對中國實施禁運aaa。對於一些實驗需求aaaa,我想購買一些氮化鋁(AlN)材料進行比較aaa。我不能買它們aaa。此外aaa,我們的許多儀器和設備都是可用的aaa。它是進口的aaaa,一些關鍵部件的進口也是有限的aaaa。“

沉波認爲aaaaa,限制背後有機會aaaa。 “由於國內產品的質量aaaaa,每個人都願意購買進口設備aaa。國產設備不如進口設備好aaa,但如果你不買或使用它aaaaa,它永遠不會好aaaaa。如今你不能在國外購買aaaaa,只能在國內購買aaaaa。國內設備市場越來越好aaaaa,技術水平也在不斷提高aaaa。未來五年aaaaa,我們的國產設備將會發展aaaa。“

此外aaaaa,美國對中國半導體技術的限制也使中國意識到半導體技術的戰略地位aaa。沉波介紹說:“在過去很長一段時間裏aaaaa,每個人都更關注系統應用aaa,如互聯網aaaa,高鐵aaa,大型飛機aaaaa,不注重高鐵aaaaa,飛機的關鍵部件都是進口的中興通訊事件讓中國政府和人民意識到我們在覈心技術上與西方有相當的距離aaaaa。現在每個人都不是要求國家是否這樣做aaaaa,而是更多關於如何做到這一點aaaa。這對我們而言aaa。有利aaa。現在aaaa,國家意識到半導體aaa,如20世紀50年代的鋼鐵aaaa,是一個國家發展中最重要的事情之一aaaaa。這就是努力工作的地方aaaaa。“

校企合作共贏

在這個獲獎項目的獲獎者中aaaaa,除sunbet申博平台的老師aaaaa,東莞兩家公司的代表aaaaa,東莞中嘉半導體科技有限公司(成立於2009年)aaa,東莞中圖半導體科技有限公司aaa。(成立於2013年)aaa。這一次aaa,屢獲殊榮的技術也已在兩家公司投入生產aaa。

“這兩家公司與sunbet申博平台息息相關aaa。2009年aaaa,在甘子愷和張國義的領導下aaa,北京工業大學禁止半導體研究中心的研究成果與東莞企業家的投資相結合aaaaa,創造了中德兩國半導體技術有限公司已將sunbet申博平台氮化物半導體研究成果轉移到廣東工業化aaaa。2013年aaaaa,中國石油分別開發了發展良好的藍寶石圖案基板業務aaaaa,併成立了中圖半導體科技有限公司aaaaa。技術支持兩家公司都來自sunbet申博平台aaa,並一直與我們密切合作aaaaa。“

對於大學與企業之間的合作aaaaa,最重要的是雙方的核心要求應該是兼容的aaaa。對於企業來說aaaa,最關心的是大學在企業產品開發和生產中的研究成果aaaa。對於大學來說aaa,研發是核心使命aaaa。通過研發成果的產業化aaaaa,可以獲得結果的價值和研發資源aaa。從實驗室的研究成果到企業的競爭產品aaaaa,通過試驗需要很長時間aaaa。它不僅需要大學的研發能力aaa,還需要大量的人力物力投入aaa。因此aaaa,長期以來需要大學與企業的密切合作aaaa。走到一起完成aaaaa。

爲了抓住寬帶隙半導體技術的戰略制高點aaa,美國等發達國家通過國家級創新中心將企業aaa,大學aaaa,研究機構和相關政府部門有機地整合在一起aaa。在這方面aaaa,中國也採取了行動aaa。 2015年aaaa,與寬帶隙半導體相關的研究機構aaaa,大學和龍頭企業發起了中國“第三代半導體產業技術創新戰略聯盟”的建立aaaaa,其中sunbet申博平台是副總裁單位aaa。

沉波指出aaa,這個產業聯盟的作用不容小覷aaa。 “聯盟有三個功能aaaaa。一是促進行業企業協調發展aaaa。二是促進產學合作aaaaa。通過這個平臺aaaa,我們可以瞭解行業的需求aaaa,讓行業瞭解大學和研究aaaa。什麼機構在做什麼aaaa,哪些技術可以用於生產aaa。第三是協調政府與研究機構和企業之間的交流aaaa,並向相關政府部門反映學術界和企業的聲音如科學技術部和工業和信息化部aaaaa。當政府制定帶隙半導體產業的五年計劃時aaaa,它將參考聯盟成員的意見aaaa。“

一劍磨十年

沉波的人生道路與中國半導體的發展緊密結合aaaa。 1985年畢業於南京大學物理與物理系aaa,畢業於中國科學技術大學aaaaa,獲得半導體物理研究生學位aaaa。在日本留學後aaaa,他獲得了半導體材料博士學位aaa,並返回中國任教aaa。他從未離開半導體aaaa。

談到半導體的命運aaa,沉波說他和半導體“先結婚然後墜入愛河”aaaaa,最初被動地進入職業aaaa,後來逐漸變得像“一輩子做這件事”aaa。沉波回憶說:“在我上大學之前aaaa,我不知道大學的物理系是做什麼的aaaa。因爲我的高中班主任是一名物理老師aaaa,他覺得我有一個很好的物理aaa。我向南京大學物理系aaa。當我自願參加時aaaa,我是南大物理系最強大的水晶專業aaaaa,但當我被分配到半導體行業時aaa,我被動地進入了這個領域aaaa。“

對於沉波aaa,對氮化物寬帶隙半導體的研究aaa,“一方面aaaa,科學有足夠的空間來探索aaaaa,有許多物理問題需要通過研究來解決aaaa。另一方面aaaaa,半導體如同國民經濟和民生問題aaa,核心技術對國家非常重要aaaaa,在民用技術和軍事防禦中具有很高的應用價值aaaa。“

沉波獲得博士學位aaaa。來自日本東北大學材料科學研究所aaa,1995年aaaa。在談到他選擇返回中國的原因時aaa,沉波說這是一個合乎邏輯的選擇aaa。 “我是南京大學派駐國外的訪問學者aaa。在此期間aaa,我有機會攻讀博士學位aaa,南達同意aaaaa。我畢業後aaa,沒有理由留在國外aaaaa,所以我回來了aaaaa。現在24年後aaaaa,事實證明回到中國是正確的aaaaa。那時aaaa,許多與我一起出國的人沒有回來aaa。經過這麼多年aaaaa,個人發展不一定比國內更好aaaaa。雖然過去幾年的研究條件艱難aaaaa,但國家非常重視迴歸的青年人才aaaaa,讓你們能夠帶頭和培養人才aaaa。在過去的十年裏aaa,科學研究人員的待遇和科研條件有了我的生活條件和工作條件非常滿意aaa。

中國的寬帶半導體研究起步較晚aaaa,早期可用資源較少aaa,半導體研究儀器和設備數百萬美元aaaaa。 “當我在20世紀90年代第一次回到中國時aaaa,我們的實驗條件與國外的實驗條件有所不同aaa。確實非常大aaa。但是aaaa,在過去十年中aaaa,中國對研究經費的投入大大增加aaaa。我的日本朋友經常來到sunbet申博平台參觀aaaa。他們覺得我們實驗室的設備和設備條件與日本的大學差別不大aaaa。再加上中國對人才的高度重視aaa,我們確實縮小了與美國等發達國家的差距aaa。在一些技術方面aaaa,我們已經處於國際舞臺的最前沿aaa。“ 2018年aaaa,中國整個半導體照明產業約爲7500億元人民幣aaaa。它是世界上最大的半導體照明產業aaaa,也是近十年來我國高科技發展的典型代表之一aaa。

談到發展過程中的困難aaa,沉波笑着說:“各種各樣的困難總是存在aaaa,所以我們的年輕教師和研究生都非常努力aaaa,每天都要長時間工作aaa,大部分時間都是冬季和夏季的假期aaaaa。目標是克服困難aaaa,做好氮化物半導體工作aaaaa,以趕上世界的技術力量aaa,滿足國家對氮化物半導體的需求aaa。如果堅持做aaaaa,你可以做任何事情aaaaa,你可以隨時採取做得好aaa。“

沉波(前排右)和未命名湖泊的研究生

沉波提到aaaa,在大學進行研究aaaaa,特別是基於應用和高科技的研究aaaa,仍然存在一些不合適的條件aaa。 “因爲我們的大學多年來一直擅長基礎研究aaa,所以在管理和概念方面aaaaa,它在某種程度上不適合應用基礎和高科技研究的發展aaaaa。例如aaaa,半導體實驗室研究基於納米或微米級aaa,並且必須處於恆定的溫度和溼度aaaa。在潔淨室中aaa,實驗室中的儀器應保持非常乾淨aaaa,因此無法斷電aaaaa。美國和日本的這類研究中的實驗建築是雙電路安排aaa,從不斷電aaaaa。我們的物理在冬季和夏季度假期間aaa,建築物經常停電和維護aaa,偶爾停電aaaaa。爲了停電aaa,我們必須做很多準備工作aaa,我們要等幾天aaaa,儀器狀態和清潔條件都會受到影響aaa。事實上aaa,sunbet申博平台不僅是一所培養人才aaa,開展基礎研究的知名大學aaaa。它也是中國非常重要的應用基礎和高科技研究基地aaa。學校應該適應管理和概念的這種變化aaa,一些制度安排必須跟上aaaaa。北大競爭力的核心是從事基礎研究aaa,應用基礎研究和高科技研究的課程aaaaa。由小組組成aaaaa,每個學院都有一些這樣的研究小組aaaaa,這一切加起來組成北方特遣隊aaaa,以趕上國際先進水平aaaaa,滿足國家重大核心競爭力的需要aaa。 “

這個獎aaaa,用沉波自己的話來說aaaa,是一把“磨十年的劍一年”aaaaa,是一個積累的過程aaaaa。從2004年到sunbet申博平台aaaaa,他一直在研究氮化物半導體aaa。從那時起已有15年了aaa,這個獎項也被視爲他15年工作總結的一部分aaaaa。 “自從我上大學以來aaaa,我一直在研究半導體aaa。自1995年以來aaaaa,我一直在做GaNaaaa。似乎我一直在做半導體aaaaa。但我真的沉浸其中aaa,你會發現事情永遠無法完成aaaaa。有很多事情等着你去做aaa。“沉波說aaaaa。

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