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ope手机客户端—徐科中国氮化镓半导体产业拓荒者

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徐科研究员在实验室

徐科荣获苏州市首届姑苏人才奖

2010年11月1日,在第十二届中国科协年会开幕式上,2010年度中国科协“求是杰出青年成果转化奖”揭晓。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员、测试分析平台主任、OPE体育网页版董事长徐科名列其中。

“求是杰出青年成果转化奖”旨在奖励既注重科学研究,又积极推动科研成果产业化,并取得了明显经济效益和社会效益,在广大青年科技工作者中起到了良好榜样作用的科研人员。
2007年,徐科在自己近15年氮化物材料研究的基础上,在中科院苏州纳米所的支持下成立了OPE体育网页版(以下简称苏州纳维),并出任董事长,积极推动氮化镓衬底晶片的技术研发和产业化进程。仅三年多时间,苏州纳维的氮化物衬底晶片生产技术就取得重大突破,达到世界先进水平,成为全球少数能够提供氮化镓衬底晶片的公司之一,为我国的氮化镓半导体产业发展做出了卓越贡献。而徐科,也正在努力奋斗,尝试成为“一个有科学家头脑和战略眼光的企业家”。
ope手机客户端—立足前沿 锁定氮化镓

氮化镓是一种具有较大禁带宽度的半导体,属于所谓宽禁带半导体之列,是研制高效率、高功率微电子器件、光电子器件的新型半导体材料。作为第三代半导体材料之一,氮化镓的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点。氮化镓所具有的直接带隙宽、原子键强、热导率高、化学稳定性好、抗辐射能力强等特点和性能,使得它在我们日常生活中的照明(节能灯)、显示(LED显示器)、通信(微波基站)、消费电子(蓝光光驱的光头)等各个领域都有广泛应用。

氮化镓衬底是高端氮化物半导体器件的基础,在未来超高亮度LED、蓝绿光激光器应用、功率微波电力电子器件等领域具有不可替代的重要意义,对于我国节能型通用照明、新一代激光投影显示产业、医疗仪器、智能电网及微波通信等相关行业的发展影响重大。
徐科从1995年起,开始从事氮化物半导体材料的外延生长和物性研究工作。十几年间,他最早开展了非极性氮化物的MOCVD外延生长工作,利用实时和原位监控的方法系统研究了氮化物的MBE和MOCVD生长机理、极性选择、极性控制;阐明了极性对InN生长的特殊影响,也是国际上最早发现InN窄带隙的研究者之一。

苏州纳米技术与纳米仿生研究所是中科院与江苏省、苏州市政府共建的研究所,2006年9月18日奠基,最初就定位在应用基础研究和产业化研发两个方面。徐科是最早加入纳米所的几个研究员之一,负责研究所测试技术平台建设。经过综合考量,在杨辉所长的指导和支持下,徐科决定充分发挥自己的研究专长,将“氢化物气相外延(HVPE)系统及氮化镓衬底外延生长”作为下一步的科研方向,继续推进氮化物半导体材料的研究与应用,目标直指产业化。

现在,虽然做氮化镓材料的研发机构很多,但能做出高质量氮化镓衬底晶片,即便在全球范围内也只有寥寥几家。而十几年前,我国氮化镓晶片及器件的关键技术远落后于发达国家,高端应用产品完全依赖进口,且在尖端技术上受制于人。

徐科(右二)获2010年中国科协“求是杰出青年成果转化奖”

2007年5月,OPE体育网页版成立,徐科出任总经理。苏州纳维以中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所为技术依托,以徐科为核心组建创业团队,致力于氮化镓衬底晶片及相关设备的研发和产业化。

苏州纳维在创立之初,就确立了以创新为先导,积极探索核心高科技的目标,立志突破发达国家技术封锁,提高我国半导体照明、全色显示、高功率微波器件等领域的整体研制水平,形成产业集群发展效应,实现我国民族产业的跨越式发展。
除徐科外,OPE体育网页版的研发团队到现在也只有12人,纳米所杨辉所长也为这支队伍的成长倾注了大量的心血和精力。王建峰博士一毕业就加入到这个团队,目前已成为能够独当一面的干将。就是这支迅速成长且具有极强凝聚力和团队精神的队伍,在过去三年多的时间里,重点开展了第三代半导体材料—氮化镓衬底晶片的研发和产业化工作。从最初级的设备研发开始,一直到氮化镓衬底晶片的全套技术,他们以极其顽强的精神和高超的战斗力,攻克了一个个技术难关,研发出了国际领先水平的氮化镓材料,为我国氮化镓半导体产业的发展奠定了坚实的科技基础。

ope手机客户端—突破封锁 推进产业化

徐科介绍,最初的时候,没有任何资金来源,项目是在苏州纳米所筹建工作组的大力支持下才得以开始运作。但也仅用了三个月的时间,徐科团队便自行设计研制成功了第一台用于氮化镓生长的(HVPE)设备;2007年8月,苏州纳维的第一批氮化镓衬底晶片也制备成功。“我们自主研发的设备不但成本只要商业化设备的十分之一,而且在该HVPE设备上首次实现了原位光学的实时监控,大大提高了设备的可控性和重复性,更为关键的是设备的运行成本得到大幅降低,使得我国利用HVPE方法实现氮化镓晶片的产业化生产成为可能。”

紧接着,徐科获得“苏州工业园区首届科技领军人才”资助,氮化镓衬底晶片研发项目也通过国内专家和风险投资公司的层层筛选,得到地方政府科技成果转化项目和风险投资公司的投资,公司产业化发展有了资金保障,在氮化镓晶片的设备和产品开发上取得飞速进展。

“经过一年半的努力,到2008年底,我们完成了HVPE设备由单片机向多片生产机型的升级,并达到了6台的规模。氮化镓晶片质量达到了国际同类产品的水平,苏州纳维成为中国第一个、国际上第七个能够提供氮化镓衬底晶片的公司。”徐科自豪地说。

2009年,苏州纳维在开辟市场的同时,又完成了另外两款产品的研发:小尺寸自支撑氮化镓和半绝缘氮化镓衬底晶片。自此,我国拥有了具备完全自主知识产权的高质量氮化镓材料,不必再受制于人。徐科解释:“高质量氮化镓材料和半绝缘氮化镓,是研制短波长半导体激光器和高功率微波器件的基础,因此,这两款产品都是国际上对我国禁运的。”

苏州纳维取得的显著成果,不仅得到了国内各方面的广泛认可,在国际上也产生了一定的影响。2009年10月18日,徐科受邀赴韩国参加第八届氮化物半导体国际峰会,在这个两年一届的氮化物半导体领域最高级别会议上,徐科做了《关于氮化镓衬底晶片的研究和产业化进展》的30分钟特邀报告。这是对该领域中国科学家前所未有的待遇,也足以证明国际同行对徐科团队高质量氮化镓衬底晶片研究推广工作的高度认可。近几年,徐科多次受特别邀请在国内和国际的重要会议上做报告,也与美国、英国、日本、中国香港等地的著名研究机构建立了密切合作关系。

中国工程院院士、江苏省省长助理徐南平(右一)参观指导OPE体育网页版

2010年1月,吴邦国委员长来江苏考察高科技企业时,参观了OPE体育网页版的氮化镓衬底晶片,并高度赞扬说,这是未来光电子和微电子产业的核心战略材料。

徐科介绍说:“基于氮化镓衬底晶片的器件都是高利润产品,一片2英寸的氮化镓上可以制作5000个蓝光激光器,而每个激光器的平均售价均在100美元以上。”但是,“目前氮化镓衬底晶片的大宗用户都在国外,例如生产蓝光DVD的日本索尼公司和三洋公司,生产高功率微波晶体管的日本东芝和美国的Cree公司等。而他们都有本国固定的供货商。”因此,苏州纳维将自己的产业化目标定位于努力打破国外在氮化镓衬底晶片市场上的垄断,同时为我国的下游企业用户开发相关产品提供重要支撑。

2009年以来,苏州纳维和中科院北京半导体所、山东大学、山东华光、厦门大学、南昌大学、南昌晶能、西安电子科技大学、中电集团55所和13所、中科院苏州纳米所、苏州纳晶科技有限公司、武汉华灿等开展广泛合作,为短波长激光器、超高亮度LED、微波器件等的研发提供免费或有偿试用。

氮化镓衬底研发和产业化的突破,必将提升我国氮化物半导体产业在高端应用领域中的国际竞争力,在产业发展的制高点上占领一席之地。
因创新成果突出,科技成果转化效益显著,徐科也获得了众多荣誉与奖励:2007年“苏州工业园区首届科技领军人才”、2007年“姑苏创新创业领军人才”、2008年“江苏省高层次创业创新人才引进计划”引进人才、2009年“江苏省新长征突击手”、2010中国科协“求是杰出青年成果转化奖”等。这是对徐科及其团队的最大肯定和鼓励。
ope手机客户端—预期未来 任重而道远

目前,苏州纳维已经拥有近20项核心技术专利,是中国首家氮化镓衬底晶片供应商。针对企业、高校和研究所的不同用户,苏州纳维现主要提供2英寸氮化镓厚膜衬底、2英寸氮化镓自支撑衬底、小尺寸方形氮化镓衬底、小尺寸非极性面氮化镓衬底、高结晶度氮化镓粉体材料、图形蓝宝石衬底等多种类型产品。此外还可根据客户具体要求,提供各种非标准氮化镓衬底材料的制备,为多类型、多领域的相关应用提供技术支撑。

尽管已经取得了不菲的成绩,但徐科说,现在的产业化仍然不够规模化,虽然关键技术已经取得突破,开发出了产品,但要形成规模化、系统化、有市场竞争力的产品很难,要真正实现氮化镓半导体产业的产业化发展,要走的路还很长。徐科认为,现在发展中遇到的问题,从根本上说是人才和观念的问题。中国的研究体制和市场机制,决定了我们严重缺失介于科研院所和企业之间、既懂技术又熟悉市场的人才,科研和市场结合不够密切,科技成果产业化链条不够顺畅。而且,科研人员和经营者的思想观念仍存在很大差异,重技术、长线投资回报和偏利润、注重眼前利益,两种观念无法得到最大范围的融合,在高科技领域尤其如此。

徐科认为,中国要发展拥有自主知识产权的高科技产业,除了要具备国家大力提倡的自主创新精神之外,还需要科研人员思想观念的转变。我们的科研工作应该更加关注从重大产业和国家需求中凝练科研问题,需要有相当一批科研人员保持对市场和产业发展方向的敏锐性,着力解决产业化过程中的关键技术,达到产学研相结合,打造出基础研究、变革性技术突破、产业化推广的创新价值链。

现在,苏州纳维正在和几家上市公司洽谈合作,如达成一致,苏州纳维将获得不低于2亿人民币的产业投资用以扩大生产规模,预计三年内公司总产值将超过3亿元人民币,五年内可望达到10亿。徐科表示,“‘十二五’期间,我们将紧紧围绕氮化物半导体的研发和产业化开展相关工作,在保障提高材料质量、增大晶圆尺寸的同时,降低成本,形成优势,确立国际地位;在氮化镓材料产业化应用的过程中,着力提升我国在氮化物半导体材料领域的国际竞争力,突破发展瓶颈,支撑我国在氮化物半导体的高端器件方面取得跨越式发展,在产业化方面取得一定的国际市场份额。”

徐科表示,苏州纳维将立足于材料生长技术和设备的持续创新,始终围绕氮化物半导体材料及应用领域,打造具有原创知识产权和核心竞争力的国际化高科技公司,且努力将自己的技术辐射出去扩大影响,最终形成高科技产业群,促进我国氮化物半导体产业的发展。
徐科曾说:“未来十年我会尽最大努力成为一个企业家,然后50岁、60岁我会考虑重新做回一个科学家。”我们有理由相信,在徐科和他的团队推动下,在众多氮化镓材料研究者努力下,中国氮化镓半导体产业必将得到更加稳健有序的发展,迎来溢彩明天。

徐科,内蒙人,现为中科院苏州纳米所测试分析平台主任、学术委员会副主任,创办并兼任OPE体育网页版总经理、法人代表。1992年毕业于西安交通大学材料科学与工程学院金属材料专业,后获得该专业硕士学位。1998年获得中科院上海光学精密机械研究所博士学位后,留所从事晶体生长、氮化物半导体材料外延生长的研究工作。

1999年赴日本千叶大学光电子研究中心进行博士后研究,并留日本工作。 2004年回国任教于北京大学物理学院,2006年加入苏州纳米技术与纳米仿生研究所。徐科多年从事氮化物材料的应用研究与产业化工作,现承担纳米结构高效太阳能电池973项目部分任务、非极性GaN衬底国家自然科学基金项目、苏州市纳米专项、江苏省重大科技成果产业化项目、中科院方向性项目等;发表学术论文60余篇,被引用350余次,单篇最高引用130次;在E-MRS、ISE3、MRS、ICNS等重要国际会议上做特邀报告10余次;申请专利20余项,其中国际专利2项。