高妍+毛艷玲

在湖南湘潭高新區(qū)，有一家名為湖南正芯微電子探測器有限公司的年輕企業(yè)。

雖然僅創(chuàng)立一年多，但他們已經(jīng)研發(fā)出了大面積硅漂移室探測器（SDD）和新型高性能三維硅探測器。

更重要的是，目前他們正在建設(shè)的粒子光子超純高阻硅X光探測器實驗室極有分量——建成后，將是國內(nèi)第一個超純高阻硅的粒子（如γ射線、中子等）探測器實驗室，將作為全國唯一平臺來制造超純高阻硅探測器，打破國際壟斷，填補(bǔ)科技空白，滿足航天、民用、醫(yī)療和國防等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用需求。

為什么是正芯微電子？

又為什么他們能在短時間內(nèi)做到？

這一切，都要從國家“千人計劃”特聘教授李正回國開始。

SDD，又一項國際封鎖

2014年2月，李正教授接受國家“千人計劃”邀請，全職回國，加入湘潭大學(xué)。

在此之前，他曾在世界知名實驗室工作多年，主要從事超純硅高能粒子探測器研制和抗輻照材料與器件物理研究工作，曾領(lǐng)導(dǎo)世界上水平最高的硅高能粒子探測器模擬、設(shè)計、開發(fā)及制作和檢測工作，積累了豐富的研究、實踐與管理經(jīng)驗。

硅漂移探測器是半導(dǎo)體探測器的一種，主要用來探測X射線。

最早的SDD探測器概念，在1983年由E.Gatti和P.Rehak兩位科學(xué)家基于側(cè)向耗盡的原理提出。

據(jù)了解，SDD探測器最初只是作為一個二維位置靈敏的探測器提出的，直到被應(yīng)用到高分辨X射線光譜學(xué)中，科學(xué)家才發(fā)現(xiàn)這種探測器的位置分辨力和能量靈敏度都非常高。因此，它逐漸取代了傳統(tǒng)的Si-PIN類探測器，被廣泛應(yīng)用在X光譜儀中，在航空航天、宇宙探索、核科學(xué)與技術(shù)研究等多個領(lǐng)域表現(xiàn)出極大的應(yīng)用價值，是世界各國大力發(fā)展的探測技術(shù)。

李正介紹，目前能生產(chǎn)硅漂移室探測器的廠家以及研究單位，主要集中在德國和美國。生產(chǎn)廠家主要是德國的Ketek和美國的Amtek，年銷售額均過億，占據(jù)了絕大多數(shù)市場份額；研究單位主要是意大利FBK半導(dǎo)體實驗室和美國Bruker，他們都剛剛進(jìn)入SDD研發(fā)，主要為一些科研單位和大學(xué)提供試樣品。李正所在的那家實驗室，正是國際上少數(shù)幾個集SDD研發(fā)和制作為一體的科研單位。

目前在中國，有一些研究單位在對硅漂移室探測器進(jìn)行研究，但真正研制硅漂移室探測器的企業(yè)并沒有。可以說，在這一尖端領(lǐng)域，我國完全處于落后狀態(tài)。同時，因硅漂移室探測器本身在軍事應(yīng)用上的巨大潛力，其設(shè)計和制造技術(shù)都被高度保密，更被絕對限制出口到中國。

就是在這樣的情況下，李正從那家世界知名實驗室辭職，回到了中國。他說，希望憑借自己在探測器領(lǐng)域28年的研發(fā)制作經(jīng)驗，激發(fā)國人在探測器領(lǐng)域開發(fā)設(shè)計和制作方面的創(chuàng)新能力，為中國在探測器領(lǐng)域的研究發(fā)展中爭得一席之地。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，直指國際前沿

回國后，在湘潭大學(xué)的支持下，李正除了積極開展人才培養(yǎng)和教育工作外，大部分精力都用在了硅漂移室探測器的研發(fā)上。

他組織團(tuán)隊，搭建平臺，并領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊開展了基于高純、高阻硅材料與SOI工藝的三維溝槽電極硅探測器制備技術(shù)、以及高性能超大面積硅漂移室探測器制備技術(shù)的研究，解決了基于高阻硅的SOI襯底制備工藝、CMOS電子學(xué)與像素探測單元互聯(lián)工藝、低全耗盡下提高收集效率的工藝以及超大面積硅漂移室探測器電極設(shè)計及最優(yōu)化工藝等一系列關(guān)鍵問題。

其中，三維探測器研究屬于國際范圍內(nèi)首次提出，目前尚無同類產(chǎn)品。

而高性能超大面積硅漂移室探測器，集探測器與電路于一體，不僅減少了成本，同時大大提高了器件的精度，填補(bǔ)了國內(nèi)多項技術(shù)空白，引領(lǐng)了國內(nèi)硅探測器相關(guān)研究與技術(shù)的發(fā)展。

李正團(tuán)隊的研究成果吸引了湘潭高新區(qū)的注意，對方有意引進(jìn)其成果落地本區(qū)。又恰逢國家鼓勵高校教師創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新政策頻出，在湘潭大學(xué)的支持下，李正積極推動產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，邁出了創(chuàng)業(yè)的關(guān)鍵一步。

2015年6月30日，李正教授的超純高阻硅X射線探測器項目正式入駐湘潭市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)并簽約。

2016年3月28日，由湘潭市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)政府投資，李正以專有技術(shù)入股的湖南正芯微電子探測器有限公司正式注冊成立，李正出任公司董事長、總設(shè)計師。

在李正的設(shè)計中，正芯微電子將主要建設(shè)超純高阻硅X光探測器項目，一期主要產(chǎn)品就是硅漂移室探測器，二期和三期將主要開展新型三維探測器的研制。

半年后，公司完成了實驗室裝修、設(shè)備儀器的采購以及員工的儲備。10月10日，“湖南正芯微電子探測器有限公司揭牌儀式暨探測器科技前沿與應(yīng)用研討會”成功舉辦，同時宣布“粒子光子超純高阻硅X光探測器實驗室”建設(shè)正式啟動。

如今，實驗室的儀器設(shè)備，如氧化爐、勻膠機(jī)、雙面曝光機(jī)等已全部到位，并于2016年11月底調(diào)試完成，開始進(jìn)行工藝的固化工作。

“截至目前，正芯公司的實驗工藝流程：氧化—勻膠—光刻—刻蝕—離子注入—鍍電極（鍍AL）等工藝，已順利開展。由于每道工藝對參數(shù)、潔凈度、濕度、溫度等影響因素的要求都比較高，所以研發(fā)人員還在做參數(shù)的微調(diào)。”李正介紹，待參數(shù)精度達(dá)到要求后，后面的工藝進(jìn)度就可以加快很多，預(yù)計能在今年八九月份制出SDD樣品。

這一樣品，就是前文所提的大面積高能量分辨率SDD，它可縮短X射線光子累積探測時間，有效剔除空間背景噪聲信號，可在航天器自主導(dǎo)航領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，還可應(yīng)用于軍事、科學(xué)及工業(yè)等領(lǐng)域。

比如以其為核心部件的航天器導(dǎo)航系統(tǒng)能為北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)、“嫦娥”探月任務(wù)、火星探測任務(wù)以及未來的行星際探測任務(wù)提供長時間高精度自主導(dǎo)航能力，從而實時獲取深空探測任務(wù)中航天器的位置、速度、時間和姿態(tài)等導(dǎo)航信息；可在宇宙的形成和演化、系外行星和地外生命的探索、空間環(huán)境下的物質(zhì)運動規(guī)律等宇宙探測熱點科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用；還可作為醫(yī)學(xué)成像、工業(yè)探傷、安全檢查等領(lǐng)域的探測器件，具有廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景。

同時，超純高阻硅X光探測器實驗室的建成，將不僅成為湘潭前沿科學(xué)和高新技術(shù)的名片，更將成為國內(nèi)硅探測器研究進(jìn)步的標(biāo)志性成果，引領(lǐng)整個研究領(lǐng)域的前沿發(fā)展。

而超純高阻硅X光探測器的產(chǎn)業(yè)化，也必將成為中國先進(jìn)探測器崛起的里程碑，在中國尖端科技填補(bǔ)空白、打破國際封鎖的歷史上，留下濃重的一筆。希望無限，未來可期。李正和正芯微電子，一直在路上。