納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)站

　　科研人員在納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)站調(diào)試設(shè)備

　　近日，第五屆二維材料國際會議在蘇州舉行。會議期間，坐落在蘇州市工業(yè)園區(qū)的納米科技真空互聯(lián)綜合實(shí)驗(yàn)裝置（NANO-X），正式面向國內(nèi)外用戶開放，引發(fā)了科學(xué)界的關(guān)注。

　　從被外界質(zhì)疑，到眾人觀望，蘇州工業(yè)園區(qū)在發(fā)展納米技術(shù)與產(chǎn)業(yè)這條路上走過了13個(gè)年頭。如今，園區(qū)已經(jīng)成為世界八大納米產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)之一，而中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所也成為園區(qū)納米產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的源頭。納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)站這個(gè)大科學(xué)裝置，建成后將形成一個(gè)國際頂尖納米科技人才的聚集高地，對地方經(jīng)濟(jì)、科技具有很強(qiáng)的帶動(dòng)與輻射作用。

　　納米產(chǎn)業(yè)未來應(yīng)用空間巨大，但出成果也更慢。蘇州工業(yè)園區(qū)十年培育一個(gè)“慢”產(chǎn)業(yè)，用前瞻性的眼光加上“十年磨一劍”的耐心，成就了納米產(chǎn)業(yè)的集聚發(fā)展。

　　通向未來的納米研究平臺

　　2014年，全球納米領(lǐng)域的大科學(xué)裝置——納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)站在園區(qū)開工啟動(dòng)。

　　這是世界首個(gè)集材料生長、器件加工、測試分析為一體的納米領(lǐng)域大科學(xué)裝置。有了它，科學(xué)家未來就有可能制造出體積更小、運(yùn)算速度更高的計(jì)算機(jī)，以及更加智能的機(jī)器人。

　　“未來電子元器件將發(fā)展到納米級，器件尺寸越來越小，集成度越來越高。但是那么小的器件，以目前的工藝還有很多效應(yīng)無法解決，不能完成新型器件的制造。所以未來生產(chǎn)納米甚至以下級別的器件需要一種全新的技術(shù)路線。”中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)站副總指揮丁孫安說。

　　而這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置就是在類似太空一樣的全真空環(huán)境下的納米器件研發(fā)平臺，探索的是未來納米器件制造的新技術(shù)。

　　這個(gè)裝置的特點(diǎn)在于，通過超高真空管道把各功能設(shè)備相互連接，解決了傳統(tǒng)超凈間模式中難以解決的塵埃、表面氧化和吸附等污染問題。

　　目前，除了法國、德國等國家已經(jīng)與實(shí)驗(yàn)站建立了合作關(guān)系，還有薛其坤院士團(tuán)隊(duì)、包信和院士團(tuán)隊(duì)、杜江峰院士團(tuán)隊(duì)以及清華、北大、西交大等進(jìn)行了深度合作，國內(nèi)半導(dǎo)體相關(guān)企業(yè)也紛紛找上門來合作。

　　丁孫安告訴記者，實(shí)驗(yàn)站力圖通過超高真空條件下的互聯(lián)集成和若干重大項(xiàng)目驗(yàn)證，突破現(xiàn)有儀器設(shè)備的功能限制，實(shí)現(xiàn)材料制備、測試分析與微納加工工藝等方面協(xié)同效應(yīng)，為科研和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供先進(jìn)的開放平臺。

　　在試運(yùn)行階段，本著邊建設(shè)邊運(yùn)行的原則，目前試驗(yàn)站已經(jīng)開展了86項(xiàng)國內(nèi)國際的合作，設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，用戶使用機(jī)時(shí)達(dá)22000小時(shí)。

　　實(shí)驗(yàn)站的南開大學(xué)董紅課題組利用過渡期的小型互聯(lián)裝置，測試多層結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)帶階的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)發(fā)表。

　　課題組通過前期的合作項(xiàng)目開展，合作發(fā)表文章100多篇，《自然》子刊多篇，申請專利42項(xiàng)，授權(quán)10項(xiàng)。

　　形成園區(qū)納米生態(tài)閉環(huán)效應(yīng)

　　一片2英寸（約5厘米）直徑的白色半透明、塑料質(zhì)感的小圓片，在國際市場上的售價(jià)高達(dá)5000美元，而且一片難求——這就是被稱為第三代半導(dǎo)體材料的氮化鎵晶片。

　　位于蘇州工業(yè)園區(qū)的納維科技，采用納米技術(shù)可批量生產(chǎn)2英寸氮化鎵晶片，并已完成4英寸氮化鎵同質(zhì)晶片襯底的小批量生產(chǎn)。

　　納維科技正是依托中科院蘇州納米所而建，董事長徐科也是最早加入納米所的幾名研究員之一。作為納米所成立的第一家產(chǎn)業(yè)化公司，通過10年努力，他們在氮化鎵晶體結(jié)晶質(zhì)量與塊體材料電子遷移率等綜合指標(biāo)方面均步入國際第一方陣，用戶覆蓋了國內(nèi)外80%以上的研發(fā)機(jī)構(gòu)和企業(yè)。

　　十多年前，中國科院納米所落戶蘇州工業(yè)園區(qū)，奠定了園區(qū)納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)；今天，納米真空互聯(lián)裝置的建成，真正顯現(xiàn)出本地科研實(shí)力+平臺吸附效應(yīng)，形成園區(qū)納米生態(tài)閉環(huán)效應(yīng)。

　　納米科技真空互聯(lián)綜合實(shí)驗(yàn)裝置的重大意義在于，它將基礎(chǔ)研究與應(yīng)用技術(shù)開發(fā)直接對接，縮短和簡化了從材料研究到器件開發(fā)、產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，探索納米材料與新器件大規(guī)模制造的技術(shù)路線。

　　丁孫安表示，納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)站不僅可以開展硬件研制，也能開發(fā)新的工藝，超導(dǎo)器件、半導(dǎo)體器件等對表面敏感的材料器件都可以在這里制造，可實(shí)現(xiàn)量子材料的設(shè)計(jì)、制備，這樣就可以用于制造強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)。利用這套裝置，可以生產(chǎn)更智能化、更可靠、更小型的器件，應(yīng)用于通訊、信息、人工智能等領(lǐng)域。

　　“通過大科學(xué)裝置，不僅培養(yǎng)了一批國際頂尖納米科技人才，還大大提升了我國重大儀器設(shè)備的自主研制水平。”蘇州工業(yè)園區(qū)科技和信息化局局長許文清說，實(shí)驗(yàn)裝置面向全球開放，必將吸引國內(nèi)外多學(xué)科高端科研與技術(shù)人才集聚，帶動(dòng)區(qū)域產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

　　布局新產(chǎn)業(yè)要看到十年后的趨勢

　　蘇州工業(yè)園區(qū)是我國第一個(gè)把納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)作為區(qū)域戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的區(qū)域。從決定發(fā)展納米產(chǎn)業(yè)開始，這條納米之路已走過十多年。

　　2006年，蘇州工業(yè)園區(qū)與中國科學(xué)院、江蘇省、蘇州市共同出資創(chuàng)建了中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所。坊間為此轟動(dòng)，但也有不同聲音出現(xiàn)。

　　“當(dāng)時(shí)，蘇州決定在國內(nèi)率先把納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)作為區(qū)域戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，有些人不太理解。”蘇州市科技局局長張東馳說，“但是一個(gè)區(qū)域選擇什么樣產(chǎn)業(yè)的布局，應(yīng)該要考慮到5—10年后的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。”

　　在蘇州納微科技有限公司的實(shí)驗(yàn)室里，顯微鏡下，連成一串串的球狀顆粒遇到水后，瞬間四散開來，獨(dú)立分布在玻璃片上，這些顆粒便是納米微球。

　　該公司研發(fā)出的這種單分散硅膠色譜填料，是為生物藥“去雜質(zhì)”的產(chǎn)品，占據(jù)了整個(gè)藥物研發(fā)成本的50%—80%。但此前，這項(xiàng)技術(shù)一直壟斷在國外企業(yè)手里，國內(nèi)企業(yè)必須高價(jià)購買。他們的產(chǎn)品一上市就倒逼著日本一家企業(yè)將幾十萬元/公斤的價(jià)格降到原先的1/10。

　　納米技術(shù)如同一根金絲串起了眾多產(chǎn)業(yè)，也為園區(qū)帶來了豐富的上下游業(yè)態(tài)。園區(qū)逐步發(fā)展起微納制造、納米新材料、微機(jī)電系統(tǒng)、氮化鎵等多個(gè)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)集群。

　　“納米產(chǎn)業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)不一樣，更基礎(chǔ)更廣泛，出成果也更‘慢’。必須有耐心，才能走得更遠(yuǎn)。”張東馳說道。

　　目前，蘇州工業(yè)園區(qū)已成為國內(nèi)納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)資源集聚度最高的區(qū)域之一，納米產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平也快速提升。漢天下、納維科技、晶湛半導(dǎo)體、星爍納米等一批企業(yè)攻克技術(shù)壁壘,填補(bǔ)多項(xiàng)國內(nèi)外技術(shù)空白。截至目前,累計(jì)引進(jìn)納米技術(shù)應(yīng)用企業(yè)超600家,今年1—9月,蘇州工業(yè)園區(qū)納米技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值564億元。

　　（本文圖片由中科院蘇州納米所、蘇州工業(yè)園區(qū)科技和信息化局提供）