碲锌镉半导体材料与器件的研制与突破——访“朱良漪奖”获得者西北工业大学查钢强

　　朱良漪，原机械部国家仪表总局副局长、中国仪器仪表学会分析仪器分会名誉理事长，是仪器仪表和自动化控制领域最早的开拓者，影响中国仪器仪表和自动化控制行业发展的奠基人。为纪念朱良漪先生矢志不渝推动我国分析仪器事业发展的精神，以及激发企业及广大科技工作者积极投身于分析仪器的创新工作中，由中国仪器仪表学会设置、中国仪器仪表学会分析仪器分会承办执行了“朱良漪分析仪器创新奖”，共分为“创新成果奖”和“青年创新奖”两个奖项。

　　“朱良漪分析仪器创新奖”的设立不只是对朱老的怀念与敬意，更是对分析仪器创新精神的坚守与传承。自2017年举办至今，“朱良漪分析仪器创新奖”已成功颁发四届，先后有12项分析仪器创新成果、14位青年创新科学家获奖。

　　2021年度朱良漪分析仪器创新奖已经完成评审，最终获奖结果即将揭晓公布。在此之前，中国仪器仪表学会分析仪器分会与仪器信息网将联合走访 “朱良漪分析仪器创新奖” 往届获得者，倾听了解他们在获奖之后的新成就与新感受。

西北工业大学 查钢强教授

　　2019年，西北工业大学查钢强教授荣获该年度“朱良漪分析仪器创新奖”之“青年创新奖”。 而据了解，查钢强教授研发了4英寸碲锌镉晶体生产技术，开发了针对大尺寸碲锌镉晶体特性的多项生产及加工工艺技术，在此基础上研制的碲锌镉探测器采用了自行研制的ASIC电路，提高了探测器的兼容性和稳定性。其研制的碲锌镉探测器，解决了目前国内市场上固体探测器的缺陷，打破了国际垄断，填补了国内碲锌镉探测器的空白，并产生了一定的经济效益。

　　借此机会，中国仪器仪表学会分析仪器分会与仪器信息网共同采访了查钢强教授。

　　Q：首先请您介绍一下目前的主要研究方向与研究成果?

　　查钢强：我是从2001年开始进入这一研究领域，师从介万奇教授，从事碲锌镉半导体材料与器件的相关研究。2007年我博士毕业后留校任教，一直聚焦这个研究领域，直到现在。

　　我本人主要从事半导体材料物理与器件的基础研究，重点是化合物半导体碲锌镉辐射探测材料与器件的基础研究和应用开发，在低成本碲锌镉材料制备、晶体加工处理与质量评价、缺陷调控与性能表征、器件设计与制备等方面开展了一系列的研究。曾主持国家自然科学基金、工信部民机科研项目、装发军用电子元器件项目等10余项科研项目，发表SCI学术论文100余篇，申请国家发明专利20余项，获得了国家技术发明二等奖及陕西省科学技术一等奖，2021年非常荣幸地获得了国家万人计划青年拔尖人才荣誉称号。

　　Q：自2019年获奖后，您又取得了哪些新的科研成就?

　　查钢强：获奖后，我在新型碲锌镉探辐射探测与成像器件领域持续深耕，开发出基于碲锌镉探测器的全身双能X射线骨密度仪和便携式伽马相机。

　　该研究揭示了碲锌镉晶体中深能级缺陷的浓度、电离能、俘获截面、缺陷类型，以及其对光子计数X射线探测器的影响规律。揭示了大剂量X射线下碲锌镉探测器的载流子浓度分布、内电场分布以及载流子的输运行为，以及光子计数探测器极化效应的本质。揭示了探测器电极结构对电荷串扰效应的影响规律，并开发出复杂电极结构的器件制备工艺，设计开发出高密度小像素碲锌镉X射线光子计数探测器。

　　基于多能X射线在物质中的衰减理论，开发出多能谱成像算法。通过矫正补偿由电子不完全收集、散射、堆积等引起的能区信号串扰问题，结合X射线K边缘过滤技术和非线矫正方法，实现了多能谱成像和高精度物质分解。设计开发出基于碲锌镉光子计数探测器的双能X射线全身骨密度仪，通过弓形扫描，具备进行生物体内骨骼、脂肪、肌肉等组织的深度、密度、体积等参数快速采集和显微成像能力，实现CdZnTe光子计数探测器的实际应用。

　　Q：“十四五”开局，对于您的科研创新提出了哪些新的机遇与挑战?

　　查钢强：针对国外巨头对新型高端医疗器械研发的投入和行业布局的垄断，以及我们国家社会发展和人民群众对高性能高端医疗器械的迫切需求，对我们从事相关核心关键部件的科研团队来说，既是机遇，也是挑战。

　　下一步的工作目标是，一方面继续优化我们的碲锌镉探测，尤其是在相关成像算法和系统集成方面;另一方面，积极加强与整机厂商的联合，开发出基于核心探测器的高端医疗器械，并进行工程化和产业化。

　　Q：您对于分会的工作有什么意见或建议?需要哪些后续的支持与合作?

　　查钢强：希望分会积极梳理相关企业的需求和行业发展的趋势，推动共性技术的研讨交流和相关专业人才的推荐。

　　Q：作为“朱良漪青年创新奖”获得者，请对行业和同行给予一些建议与祝福?

　　查钢强：我建议仪器行业从业者加强应用技术开发和交流合作，希望咱们国产仪器行业尽快自立自强。