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(cè)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(cè)器（SDD）和新型高性能三維硅探測(cè)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(cè)器實(shí)驗(yàn)室極有分量——建成后，將是國(guó)內(nèi)第一個(gè)超純高阻硅的粒子（如γ射線、中子等）探測(cè)器實(shí)驗(yàn)室，將作為全國(guó)唯一平臺(tái)來(lái)制造超純高阻硅探測(cè)器，打破國(guó)際壟斷，填補(bǔ)科技空白，滿足航天、民用、醫(yī)療和國(guó)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(shí)間內(nèi)做到？

這一切，都要從國(guó)家“千人計(jì)劃”特聘教授李正回國(guó)開(kāi)始。

SDD，又一項(xiàng)國(guó)際封鎖

2014年2月，李正教授接受?chē)?guó)家“千人計(jì)劃”邀請(qǐng)，全職回國(guó)，加入湘潭大學(xué)。

在此之前，他曾在世界知名實(shí)驗(yàn)室工作多年，主要從事超純硅高能粒子探測(cè)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(cè)器模擬、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)及制作和檢測(cè)工作，積累了豐富的研究、實(shí)踐與管理經(jīng)驗(yàn)。

硅漂移探測(cè)器是半導(dǎo)體探測(cè)器的一種，主要用來(lái)探測(cè)X射線。

最早的SDD探測(cè)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(cè)器最初只是作為一個(gè)二維位置靈敏的探測(cè)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(cè)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(cè)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(gè)領(lǐng)域表現(xiàn)出極大的應(yīng)用價(jià)值，是世界各國(guó)大力發(fā)展的探測(cè)技術(shù)。

李正介紹，目前能生產(chǎn)硅漂移室探測(cè)器的廠家以及研究單位，主要集中在德國(guó)和美國(guó)。生產(chǎn)廠家主要是德國(guó)的Ketek和美國(guó)的Amtek，年銷(xiāo)售額均過(guò)億，占據(jù)了絕大多數(shù)市場(chǎng)份額；研究單位主要是意大利FBK半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)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(shí)驗(yàn)室，正是國(guó)際上少數(shù)幾個(gè)集SDD研發(fā)和制作為一體的科研單位。

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

就是在這樣的情況下，李正從那家世界知名實(shí)驗(yàn)室辭職，回到了中國(guó)。他說(shuō)，希望憑借自己在探測(cè)器領(lǐng)域28年的研發(fā)制作經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)國(guó)人在探測(cè)器領(lǐng)域開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和制作方面的創(chuàng)新能力，為中國(guó)在探測(cè)器領(lǐng)域的研究發(fā)展中爭(zhēng)得一席之地。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，直指國(guó)際前沿

回國(guó)后，在湘潭大學(xué)的支持下，李正除了積極開(kāi)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(cè)器的研發(fā)上。

他組織團(tuán)隊(duì)，搭建平臺(tái)，并領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)開(kāi)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(cè)器制備技術(shù)、以及高性能超大面積硅漂移室探測(cè)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(cè)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(cè)器電極設(shè)計(jì)及最優(yōu)化工藝等一系列關(guān)鍵問(wèn)題。

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

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

李正團(tuán)隊(duì)的研究成果吸引了湘潭高新區(qū)的注意，對(duì)方有意引進(jìn)其成果落地本區(qū)。又恰逢國(guó)家鼓勵(lì)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(dòng)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(cè)器項(xiàng)目正式入駐湘潭市高新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)并簽約。

2016年3月28日，由湘潭市高新技術(shù)開(kāi)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(cè)器有限公司正式注冊(cè)成立，李正出任公司董事長(zhǎng)、總設(shè)計(jì)師。

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

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

如今，實(shí)驗(yàn)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(kāi)始進(jìn)行工藝的固化工作。

“截至目前，正芯公司的實(shí)驗(yàn)工藝流程：氧化—?jiǎng)蚰z—光刻—刻蝕—離子注入—鍍電極（鍍AL）等工藝，已順利開(kāi)展。由于每道工藝對(duì)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(jì)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(cè)時(shí)間，有效剔除空間背景噪聲信號(hào)，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(cè)任務(wù)以及未來(lái)的行星際探測(cè)任務(wù)提供長(zhǎng)時(shí)間高精度自主導(dǎo)航能力，從而實(shí)時(shí)獲取深空探測(cè)任務(wù)中航天器的位置、速度、時(shí)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(yùn)動(dòng)規(guī)律等宇宙探測(cè)熱點(diǎn)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(cè)器件，具有廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景。

同時(shí)，超純高阻硅X光探測(cè)器實(shí)驗(yàn)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(guó)內(nèi)硅探測(cè)器研究進(jìn)步的標(biāo)志性成果，引領(lǐng)整個(gè)研究領(lǐng)域的前沿發(fā)展。

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