在山东大学晶体材料全国重点实验室的生长车间内,一块块直径达12英寸的碳化硅单晶衬底正在高温环境中缓慢成型。
这些看似普通的晶体材料,却是新能源汽车、电力电子等战略性新兴产业的核心基础材料,能够将新能源汽车充电时长缩短至传统时间的三分之一。
这项技术突破的领军人物,正是山东大学晶体材料全国重点实验室主任、新一代半导体材料集成攻关大平台主任徐现刚教授。
碳化硅晶体被誉为第三代半导体材料的典型代表,是支撑我国新能源、信息技术等战略性产业发展的关键基础材料。
然而,高品质大尺寸碳化硅晶体的制备技术长期被国外垄断,成为制约我国半导体产业发展的突出瓶颈。
徐现刚形象地将晶体生长过程比作农业种植,需要精确控制材料配比和环境条件。
但碳化硅晶体生长的特殊性在于,其生长温度高达2000摄氏度以上,整个过程如同封闭的黑匣子,无法实时观测。
经过长达一周的生长周期后,打开设备才能见分晓,成功则得到高质量晶体,失败便只剩一块毫无价值的黑色团块。
这种高风险、高不确定性的研发过程,对科研人员的理论功底和实践经验提出了极高要求。
面对技术封锁和研发困境,徐现刚没有选择跟随模仿的道路,而是带领团队从基础理论层面寻求突破。
他创新性地提出成核控制理论与能级调控相结合的技术方案,从晶体生长的本质规律入手,系统性解决了碳化硅晶体制备中的核心科学问题。
与此同时,团队还自主研发了配套的晶体生长设备,让原本依靠经验摸索的生长过程变得可观测、可控制。
这一理论与装备的双重创新,使碳化硅晶体生长彻底摆脱了盲目性。
更为关键的是,团队将直接制约碳化硅应用的核心缺陷密度,从每平方厘米数百个大幅降低至接近零的水平,技术指标达到国际领先。
历经二十余年持续攻关,徐现刚团队不仅在基础研究领域取得重大突破,更主动承担起成果转化和产业化推广的使命。
近年来,他向企业转让碳化硅相关专利近20项,牵头孵化碳化硅企业3家,构建起从基础研究到产业应用的完整创新链条。
统计数据显示,近五年来这些成果在山东省内直接实现产值超过58亿元,带动上下游相关产业产值突破千亿元规模,有力推动了我国碳化硅衬底产能跃居全球前列,为保障国家半导体产业链供应链安全作出了实质性贡献。
支撑徐现刚二十余年如一日坚守科研一线的精神力量,源于他求学时期导师蒋民华院士埋下的报国种子。
在山东大学攻读博士学位期间,师从著名晶体材料学家蒋民华院士的经历,让徐现刚深刻领悟到科技工作者的使命担当。
蒋民华院士提出的科研要瞄准国家急需的理念,成为指引徐现刚科研生涯的根本遵循。
当年,正是在导师鼓励下,徐现刚赴海外深造学习国际前沿技术。
当祖国发出召唤时,他毅然放弃国外高薪优渥的工作条件,举家回国投身科研事业。
在他看来,回国不是选择题而是必答题,回到真正需要自己的地方,才能实现科研工作的最大价值。
如今,徐现刚不仅致力于技术攻关和产业推动,更将人才培养视为科研工作的重要组成部分。
他为碳化硅产业培育了大批骨干技术人才,这些学生已经成长为推动行业发展的中坚力量。
在他的理念中,科研的价值不仅体现在攻克某个技术难关,更在于为国家打下坚实的产业基础,为后来者开辟更加广阔的发展空间。
从实验室的"黑匣子"到产业化的"金钥匙",徐现刚团队用二十年如一日的坚守诠释了科技工作者的使命担当。
他们的实践表明,只有将基础研究、技术创新与产业需求紧密结合,才能真正实现科技自立自强。
在建设科技强国的征程上,需要更多这样的"铺路石",为高质量发展奠定坚实基础。