相关报道显示，超快光谱测试技术在Nature、Science及子刊上频频出现，吸引越来越多科研工作者的青睐。也有专家评价说，超快光谱的出现，给相关科学领域带来了一场新的革命。那么什么是超快光谱？超快光谱有多快？又能解决哪些关键问题……为了进一步了解超快光谱的技术及应用现状，仪器信息网编辑特别走进了南方科技大学机械与能源工程系，邀请在超快光谱研究应用方面颇有建树的陈熹翰副教授给大家分享他心目中的超快光谱技术。南方科技大学 陈熹翰 副教授超快光谱：向时间更快、空间分辨率更高方向发展据悉，早期的超快光谱空间分辨率没有很高，只有大概几微米或者几百微米的空间，现如今，随着各种显微技术的快速发展，超快光谱的空间分辨率可以达到几百纳米。同时，超快光谱时间分辨率非常高，近年来，发展迅速的超快光谱成为了研究皮秒和飞秒时间尺度内的分子结构与超快动力学行为的强有力手段。通俗来比喻，超快光谱类似超快摄像机一样，让人们能通过一帧一帧的“慢动作”观察到处于化学反应过程中原子与分子的转变状态。当前，超快光谱已被越来越广泛的应用在物理、化学、生物、材料、医疗、能源及环境等众多领域。其中，在物理领域，超快光谱可以应用于半导体磁性材料、超导体、绝缘体、复杂材料、量子结构、纳米和表面体系、太阳能电池等研究领域。对于超快光谱技术当前的研究进展，陈熹翰表示，总体来讲，国内外发展比较均衡，目前主要有两个重要的发展方向：一个是时间更快，即在超快的基础上提出新的概念——阿秒（10-18秒），以便了解更多分子、原子里电子的动力学过程；另一个是空间分辨率更高，以便可以看到更小、更加清楚的动态过程。除此之外，国内外的相关人员也在尝试把超快光谱拓展到不同的波长，例如从X光到太赫兹甚至微波，以持续推动超快光谱前沿技术的应用拓展。“虽然当前在科研研究中得到大家的青睐，但超快光谱更多的情况下是一种研究方法，未来在成为一种通用技术的道路上还有许多局限性。” 陈熹翰在采访中分享了制约超快光谱应用的三个因素：一是采集数据的时间较长。采集一次的时间约10~30分钟，如果需要更高的数据信噪比，则需要一个小时甚至两个小时；二是需要专业人员分析数据。在分析光谱时，要赋予其物理意义，将实验与实际结合，这需要一定的知识背景和经验积累；三是激光器成本较高。飞秒激光器费用可高达百万元以上，加上搭建激光器、光路和探测仪器等费用，一套仪器设备的投入可能需要300万元左右。这些问题在一定程度上限制了当前超快光谱更大规模地应用于市场。超快光谱在光电材料领域的应用优势显著都说热爱源于兴趣，陈熹翰就是如此，他喜欢研究事物背后的机理，特别是物理化学的转化过程。据介绍，陈熹翰在读本科时，就发现常用的化学手段没有办法非常清楚的展现反应的进行过程，例如太阳能的转化过程。之后，他接触到了超快光谱，发现超快光谱能够契合他的想法，并对其产生了极大的兴趣，由此踏入了超快光谱研究领域，并于2017年在美国取得化学博士学位（超快光谱方向），2021年加入南方科技大学，目前主要从事太阳能光电转化材料（如太阳能电池）以及机理研究工作。据介绍，当前，陈熹翰研究团队共有6~7人，在超快光谱技术及应用的相关研究中已经取得了一系列的研究进展。在光电转换材料方面，基于超快光谱的研究方法，陈熹翰团队自己搭建并设计了一些光路、功能、模型和方法，比如与反射光谱、太赫兹光谱等联用，用来研究太阳能转化材料的表界面性质，进而分析表界面动力学和转化效率的关系；在光电化学材料方面，陈熹翰团队在超快光谱技术的基础上开发了原位全反射光谱的方法，直接研究光电化学分解水的过程，他介绍说：“通过超快光谱，就像照相一样可以直接看到制约分解过程的两种反应中间体，并且可以通过pH或者其它方法来调控这两种中间体，进而控制水分解反应的速度。”2022年陈熹翰在《先进功能材料》期刊发布了一篇关于钝化钙钛矿界面处缺陷的文章，受到了极大的关注。特别值得一提的是，在这项成果的研究过程中，陈熹翰应用了大连创锐光谱科技有限公司（以下简称创锐光谱）的超快瞬态吸收光谱系统。对于为何会选择该国产仪器设备，陈熹翰表示：“我个人选择仪器的标准，第一点就是它的稳定性要好；第二点是可以定制化，我们可以做自己的改进；第三点就是售后服务一定要及时。”其实，陈熹翰一直在关注国内外相关的仪器产品，也做了很多调研对比，他表示，相比进口品牌，国产超快光谱仪器在国内科研应用中会更有优势。其评价说，以创锐光谱超快瞬态吸收光谱系统为例，相比进口品牌，这套系统的性能参数、稳定性可以完全对标，同时创锐还针对不同需求提供了定制服务，这是进口设备做不到的。系统交付后，双方在设备培训和沟通十分及时高效。系统可靠性也很优秀，投入使用至今未发生过异常。 创锐光谱超快瞬态吸收光谱系统技术亟待推广，多领域发展值得期待随着科学研究的不断深入，超快光谱也迎来了发展机遇。陈熹翰对于超快光谱的应用潜力信心满满，他分析道，从国家发展战略的角度出发，有三个方面的发展值得期待：首先，国家正在大力发展半导体产业，超快光谱对于研究半导体系统缺陷、提升其工艺水平十分重要；其次，在可再生能源领域，特别是太阳能电池、光催化分解水等方面，应用超快光谱可有助于研发出更高效的太阳能电池和催化剂，更快地完成从传统能源到新能源的转型；另外，国家也在积极推动生物制药等领域的发展，超快光谱可以用来研究生物体系中的一些能量转换模式，为之后的生物制药相关过程分析提供指导。机遇意味着拥有无限可能，对于超快光谱未来发展的可能性，陈熹翰也分享了自己的观点。他表示：未来，超快光谱在科研、工业两个方向都会有比较大的发展。科研方向上，超快光谱除了朝着时间更快，空间利用率更高的趋势发展之外，波长范围也将会更广，这样超快光谱将在任意波段都可以进行相关的研究；工业方向上，超快光谱将更多的与软件相结合，通过预设模型既可使采集数据更快，又可直接通过软件进行大数据分析，直接给出大家想要的结果。采访中，陈熹翰特别表示，虽然目前超快光谱的发展还处于起步阶段，但潜力非常大，亟需向大众宣传推广，以推动其在相关前沿基础科学研究及工业中的应用拓展。陈熹翰表示：“除了像我们一样的专业人士之外，希望能让更多的人了解、使用超快光谱技术。当然，实际应用中需要操作者有一定的材料学、物理学技术背景，确实有一些难度，不过随着我们国家的发展，理工科人才越来越多，大家的知识背景越来越强，这项技术就可以进行更多、更广泛的推广。”同时，对于未来的推广方式，陈熹翰也给出了自己的想法，“在我看来，超快光谱想要推广应用，一是需要在高校、科研院所、产线上刷存在感，吸引更多的用户去了解它，应用推广的机会也就越多；二是通过相关网站、各大平台等做更多的科普宣传，向大家普及超快光谱如何使用，有何优势，可以帮助解决何种问题等；三是超快光谱若能够作为国家战略层面上的一项技术或者一项储备来宣传的话，将会达到事半功倍的效果。”

近日，大连创锐光谱科技有限公司（下称“创锐光谱”）宣布完成数千万元天使轮融资，由君联资本独家投资。本轮融资将用于精密科学仪器和半导体检测光谱新技术的开发和多款检测设备规模化量产。碳化硅（SiC）晶圆质量大面积成像系统创锐光谱创立于2016年，基于自主技术，深耕科学仪器和半导体材料检测两大应用领域，已实现从基础研究到工业生产的全产业链赋能。公司主营产品打破进口垄断格局，已覆盖国内外科研机构和半导体材料企业。创锐光谱以底层光谱技术创新为核心立足点，科研产品与工业产品兼顾并重，形成“一核两翼”的发展方向，未来3年，公司将全面拓展泛半导体工业检测市场，致力于成为全球领先的半导体检测技术解决方案供应商。在科学仪器方面，创锐光谱专注于研发和生产瞬态吸收光谱系统、荧光光谱系统、光谱成像系统等多款精密光谱设备，已实现累计销售超百套，客户覆盖国内外50余家高校、科研院所及知名企业。在泛半导体工业检测方面，创锐光谱着重于研发和生产第三代半导体晶圆检测设备、光伏面板光学检测设备和LED、激光芯片检测设备等系列产品。其中碳化硅（SiC）晶圆质量大面积成像系统，大面积钙钛矿光伏面板成像系统、发光芯片失效分析等多款设备已成功应用于企业客户。我国精密光谱仪器和半导体量测等设备长期受制于海外。以半导体量测设备为例，90% 以上的国内市场份额被美、日、欧等进口厂商垄断。当前国际形势下，相关国产技术和设备的进口依赖，严重限制了我国从基础研究到产业化升级的发展，阻碍我国解决关键材料“卡脖子”问题。发展国产替代、自主创新的精密仪器和半导体检测设备已刻不容缓。创锐光谱基于在时间分辨光谱领域的深厚技术积累，依托自主研发的底层技术，不断创新发展高精密时间分辨光谱仪器，打破进口垄断。在泛半导体工业检测方面，创锐光谱瞄准新一代半导体材料的产业需求，以解决行业痛点为目标，发展了晶圆少子寿命/质量成像检测新方法，钙钛矿光伏面板超高速检测成像、在线膜厚量测等多种创新性检测设备。创锐光谱表示：“此次融资代表了资本和市场对公司科技实力与发展潜力的认可，我们将会继续加大在研发方面的投入，通过发展创新性的检测技术，助力国家半导体材料的发展。”君联资本表示：“创锐光谱凭借出色的技术创新力、高质量产品获得了客户认可，公司在行业内稳扎稳打，厚积而薄发，在深耕科学仪器的基础上，创新性的将时间分辨光谱技术应用于半导体检测领域，大大提高了检测效率和准确度，相关产品拥有广泛的市场空间和发展潜力。我们相信，创锐光谱将继续领先行业，为中国的前沿科技做出自己的贡献。”

“南园春半踏青时，风和闻马嘶”。阳春三月，春风送暖。历经了150多个日夜不眠不休地组装调试，创锐光谱碳化硅（SiC）晶圆质量大面积成像系统SiC-MAPPING532（下简称S-532）达到持续稳定运行标准，正式下线发运行业知名客户。S-532为国际首台套基于瞬态光谱技术的第三代半导体缺陷检测设备，不仅实现了相关技术的全自主国产化替代，在各种技术指标上也全面超越进口同类产品。S-532的成功应用将助力国产SiC产业的高质量发展，加速推进解决关键材料的 “卡脖子”问题。同时，S-532设备的应用也标志着创锐光谱在工业检测领域实现重要突破，向工业检测蓝海市场迈出坚实的第一步。SiC晶圆质量检测系统正式下线交付，全体研发工程师合影吊装打包整装待发碳化硅（SiC）是第三代半导体材料，具有宽的禁带宽度、高击穿电场、高热传导率和高电子饱和速率等众多优异物理性能，可广泛应用于5G通信、航空航天、新能源汽车、智能电网等领域。由于生产工艺成熟度等问题，目前工业级碳化硅晶圆中的缺陷（如点缺陷、晶格缺陷、杂质等）浓度通常远高于硅晶半导体晶圆，因此对碳化硅晶圆的表面和体相缺陷检测对管控晶圆质量、优化工艺、提高晶圆和芯片良率至关重要！在相关体相缺陷检测中，传统的微波电导率点扫描检测由于其空间、时间分辨率和检测效率等关键参数上的不足，无法实现碳化硅晶圆的高精度、高效检测。碳化硅晶圆针对上述工业界应用的痛点问题，创锐光谱基于其在超快瞬态吸收光谱领域的深厚技术积累，于2022年8月成立了针对碳化硅晶圆大面积质量成像检测技术攻关项目组，依托自主研发的高能、高频、高稳定性激光技术，创新性地开发了大面积高速相机成像检测方法和相关软件、算法系统。通过对晶圆少子寿命长短和分布等物理性质的高速成像采集，实现了对SiC晶圆（4寸、6寸和8寸）的快速质量成像检测和分析。S-532技术指标可以达到100μm高精度空间分辨和15ns的超快时间分辨，可对晶圆体相中点缺陷浓度、缺陷分布进行快速、无损和非接触式检测。其整机自动化设备具备全面自动化晶圆转运、测试、数据处理和一键输出报告等优异功能。在超过100天的稳定性测试中，S-532可完全达到工业级应用要求，多项关键指标国际领先。凭着本土化技术，在客户使用便捷度、售后服务响应、后期维护成本上，S-532也将具备得天独厚的优势。SiC MAPPING-532碳化硅晶圆成像检测系统做一个领路人是艰难的，做一个没有火把的夜行领路人更是充满挑战。在研发过程中，创锐SIC项目组攻克了一个又一个的技术难题，实验室里的不眠不休、攻坚克难成为那段日子属于创锐光谱的专属时光印迹。正是凭着这种精神，创锐人砥砺前行，从一个想法，到一张蓝图，最终实现一台高端精密的检测设备，这其中凝聚着所有研发工程师的无数心血。“坚持做我们认为正确的事”，是创锐人磨不掉的坚定信念。研发工程师加班加点攻克技术难点创锐光谱将一如既往地坚持以科技创新为引领，加大研发投入和半导体检测新技术的开发，持续推动第三代半导体晶圆级检测、LED晶圆检测和新一代光伏面板检测等技术的工业应用，力争成为半导体光谱检测行业领军企业。点击观看发货纪实