张晓东,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所正高级工程师、博士生导师,长期专注于半导体材料、器件与工艺研究,为纳米加工平台建设做出重要贡献。他坚持科技创新,开发了具有自主知识产权的增强型氮化镓高电子迁移率晶体管,研制了具有高发光效率与色彩表现优异的自发光超高分辨率Micro-LED微显示芯片。作为负责人,张晓东主持了国家、省市级10余项科研项目,申请国内外发明专利40余项,发表SCI论文60余篇,获得了全国五一劳动奖章、中国科学院技术支撑人才、苏州“创新创业”好青年等称号。
今天,让我们一起走进中国科学院苏州纳米所,倾听张博士谈“创新”力量。
开放共享,客户可自主使用平台设备
“创新需要智慧,更需要平台,需要精密设备与超净环境的支撑。”张晓东口中时常强调的“平台”,指的就是中国科学院苏州纳米所打造的纳米加工平台。“纳米加工平台主要功能是对外提供半导体微纳制造加工,还有芯片封装等方面一系列的专业支撑工作。我们平台最大特色是用户可以自主过来使用我们的设备,进行他们的科研攻关,产品研发之类的工作。”
张晓东介绍,半导体制造是一个相对比较高端的产业,对硬件和人员各方面技术要求都比较高,“我们的纳米加工平台就是把很多半导体设备共享出来,支撑产品端和产业链,去打通一些技术研发到产品开发的最重要环节。”
穿上超净服,记者跟随张晓东走进中国科学院苏州纳米所纳米加工平台的超净实验室。走进一间半导体超净实验室,这里主要是一些先进的半导体薄膜的沉积设备。张晓东介绍:“这是我们一台原子层沉积设备,主要是用于高精度的薄膜沉积。它主要做一些薄膜侧壁钝化之类的工艺,因为它薄膜比较薄,可适用于更微小的半导体器件。”
“这种材料可以应用于未来的电力电子、电动汽车和新能源等各个领域。”张晓东向记者展示了氧化镓的功率器件,“氧化镓因为它禁带宽度很大,所以号称超宽禁带半导体材料,也被称为第四代半导体材料。它主要特点是禁带宽度大、击穿场强高,用这种材料做的功率电子器件,它的能耗等更小。”
半导体技术是信息技术的核心与基础,以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化镓(Ga2O3)为代表的新型宽禁带半导体材料和器件已被列入“十四五”规划,在国家产业发展布局中占据优先位置,也是“新质生产力”的典型代表之一。 张晓东介绍,新型宽禁带半导体材料和器件将促进消费电子、电力电子、汽车电子、人工智能、物联网、航空航天、未来前沿科技等领域发展与应用。
一线奋斗十余载,个人与平台共成长
张晓东2009年研究生毕业加入了中国科学院苏州纳米所纳米加工平台,长期专注于半导体材料、器件与工艺研究。作为平台创建人之一,他有着强烈的事业心和奉献精神,他为建成国内知名、行业著名的全方位对外开放半导体芯片制造与封装多功能公共服务载体—纳米加工平台做出了重要贡献。
十余年来,张晓东在一线负责了纳米加工平台E-beam、CMP、Sputter、ICP等系列半导体设备运营及管理,为建成国内首条开放性八英寸Micro-LED工艺线辛勤努力。他在设备安装、调试验收、维护维修、翻新改造等方面倾力付出,并积极开展工艺开发与积累、标准化工艺制定与推广、技术培训与人才培养等工作。
记者了解到,中国科学院苏州纳米所纳米加工平台自2009年正式对外开放以来,平台的空间面积、设备数量、技术发展都得到了很大提升,目前拥有超净实验室超10000平方米,各类半导体设备300余台套,支持硅MEMS、宽禁带半导体氮化镓、碳化硅、氧化镓以及生物芯片等研发。
目前,纳米加工平台在新型半导体芯片制造领域已成为地方与中国科学院的靓丽名片,每年支持数百家企业、高校、科研院所进行产品创新、技术开发和人才培训等,推动产业增值数十亿元,为新一代信息科技发展输送了大量的技术与人才,支撑了国家创新体系发展。
创新更离不开人才,引导激励学生创新实践
在新时代,作为一名科技工作者,张晓东始终根据国家需求,积极抢占科技制高点,坚持创新发展的理念,不断提高与拓展业务能力。
以国家核心基础元器件需求出发,张晓东致力于氮化镓、氧化镓等宽禁带材料与器件研究,开发了具有自主知识产权的增强型氮化镓高电子迁移率晶体管技术。作为负责人,他也荣获了率先杯未来技术创新大赛总决赛优胜奖。针对AR/VR等新型信息显示系统对显示芯片的实际需求,张晓东团队研制了具有高亮度、高发光效率与色彩表现优异的超高分辨率Micro-LED微显示芯片。基于超宽禁带氧化镓半导体薄膜与器件的突出问题,实现了高质量氧化镓薄膜的异质和同质外延生长,制备了性能优异的日盲紫外探测器和功率电子器件,达到国际同行先进水平。
“创新需要平台的支撑,更离不开人才的培养。”张晓东表示,身为博士生导师,始终贯彻创新发展理念与创新人才的培养,积极引导学生培养开放性学习思维,不断拓展知识的深度和广度,以问题为先导,树立创新内驱力和主观能动性。通过内在目标与外部激励有机结合,提高学生的科研创新意识,鼓励独立思考与批判性思维、多视角发现问题、多维度分析问题,在实际问题的解决中开展创新实践。目前,张晓东已指导学生获得了第四届中国研究生创“芯”大赛全国总决赛三等奖、第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛银奖、第十三届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛全国总决赛银奖、中国科学技术大学优秀毕业生和科教融合优秀研究生等荣誉。
扬子晚报/紫牛新闻记者 刘梦雪