分子束外延设备

随着半导体市场,，特别是化合物半导体市场的逐步开放和增长，作为化合物半导体研发中相关材料制备的关键仪器，MBE、MOCVD等薄膜沉积与外延设备的市场也在逐年增长和扩大中，不论是海外品牌还是国产品牌，近几年的市场规模都在逐年扩大。由于高校的管理模式及制度，这些仪器设备大多养在“深闺”，大量科研资源潜能没有得到充分发挥。为解决这个问题并加速释放科技创新的动能，中央及各级政府在近几年来制订颁布了关于科学仪器、科研数据等科技资源的共享与平台建设文件。2021年1月22日，科技部和财政部联合发布《科技部 财政部关于开展2021年度国家科技基础条件资源调查工作的通知（国科发基〔2020〕342号）》，全国众多高校和科研院所将各种科学仪器上传共享。其中，对化合物半导体薄膜沉积与外延设备的统计分析或可一定程度反映科研领域相关仪器的市场信息（注：本文搜集信息来源于重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台，部分仪器品牌信息不全则根据型号等信息补全，不完全统计分析仅供读者参考）。共享化合物半导体薄膜沉积与外延设备分布北京市共享化合物半导体薄膜沉积与外延设备分布本次统计，共涉及化合物半导体薄膜沉积与外延设备的总数量为184台，涉及23省（直辖市/自治区），73家单位。其中，北京市共享设备数量最多达64台，占比35%，涉及14所高校院所，北京如此高的占比主要是由于其科研院所较多，产品也主要用于科研领域。共享仪器平台主要来自科研用户上传并服务于科研用户，也因此该类仪器设备主要分布于科研院所众多的北京市。从北京市的分布情况来看，其主要分布于高校集中的海淀区，该地区共有60台共享设备。化合物半导体材料制备设备主要有MBE和MOCVD。从统计中可以看出，MBE在科研领域中的占比较大，高达73%，MOCVD占比为21%。MBE由于其外延生长时间长，大批量生产性差，对真空条件要求高，目前还无法大规模用于工业化生产中，又由于其可原位观察单晶薄膜的生长过程等优势，主要用于进行生长机制的研究，图中比例仅代表科研领域中的分布情况。虽然MBE成膜质量好，但生产效率低，因此在工业领域中，MOCVD占据主流。不过近年来，众多厂商和科研人员一直在致力于MBE技术的产业化，信息显示，北京意莎普科技发展中心有限公司近年来在推进MBE分子束外延片研发及产业化建设项目。还有知情人士称，深圳地区有人做相关产业化，一次性买入几十台MBE，做2寸的晶圆，做出来多少，就有人收多少。相关仪器设备所属学科领域分布从仪器所属学科领域分布可以看出，这些仪器设备主要用于物理学和材料科学研究，占比分别为36%和32%。需要注意的是，以上统计存在交叉分布的情况，即该仪器同时属于多类学科领域，实际上材料科学和物理学研究具有很大的重合度。化合物半导体薄膜沉积与外延设备TOP5品牌MOCVD设备中Aixtron占比那么这些仪器主要有哪些品牌呢？整体来看，化合物半导体薄膜沉积与外延设备中，沈阳科仪、Aixtron和Omicron占比最高，其中沈阳科仪MBE和MOCVD产品均有涉及，Aixtron则聚焦MOCVD设备，Omicron聚焦MBE产品。MBE产品的品牌占比可参考【这类仪器本土品牌在崛起——全国共享MBE盘点】。进一步统计分析了MOCVD的品牌构成，发现MOCVD主要以德国Aixtron的产品为主，占比高达49%。需要注意的是德国Aixtron集团在英国有子品牌Thomas Swan，本次统计未归入Aixtron中。Aixtron是一家总部位于德国的欧洲技术公司，专门为半导体行业的客户制造金属有机化学气相沉积（MOCVD）设备。2016年10月，中国福建大芯片投资基金LP希望收购Aixtron，但德国经济部撤回了对该收购的批准。Axitron与SemiLEDs在2009年5月就合作开发出6寸蓝光LED芯片，在6x6寸AIX 2800G4 HT MOCVD反应炉的结构上，产量增加约30%(相较于传统42x2-inch的架构)，不但均匀性较好，也减少了边缘效应。不过就现阶段而言，大多数的困难仍然在于6寸的基板价格偏高与外延片切割技术的挑战。AIXTRON公司最先进的独特的行星转盘技术应用在大型G4 2800HT 42*2”以及Thomas Swan(1999年被AIXTRON收购) CCS Crius 30*2” MOCVD系统，使得Aixtron的MOCVD设备被公认为世界上技术和商业价值最完美的结合。设备品牌所属国家分布那么这些仪器主要来自于哪些国家呢？统计结果表明，此类产品以德国品牌居多，占比达32%，其次为国产品牌，可以看出中国产品正在崛起。本次统计主要涉及牛津、Aixtron、Thomas Swan、沈阳科仪、Emcore、中科宏微、Veeco、Omicron、TSST、SPECS、MBE-Komponenten GmbH、DCA、VG、Unisoku、SVTA、国成仪器、RIBER、Neocera、大连齐维科、上海实路、KurJ.Lesker、青岛精诚华旗、湖南顶立、EPGRESS等品牌。

随着半导体市场，特别是化合物半导体市场的逐步开放和增长，分子束外延作为一种新发展起来的外延制膜方法而逐渐崭露头角。分子束外延技术是在半导体工艺中近十几年来发展起来的一项新技术，它是在超高真空条件下，类似于真空蒸发镀把构成晶体的各个组分和予掺杂的原子(分子)，以一定的热运动速度，按一定的比例从喷射炉中喷射到基片上去进行晶体外延生长而制备单晶膜的一种方法。简称MBE法。该技术的优点是：使用的衬底温度低，膜层生长速率慢，束流强度易于精确控制，膜层组分和掺杂浓度可随源的变化而迅速调整。用这种技术已能制备薄到几十个原子层的单晶薄膜，以及交替生长不同组分、不同掺杂的薄膜而形成的超薄层量子显微结构材料。专利一般是由政府机关或者代表若干国家的区域性组织根据申请而颁发的一种文件，这种文件记载了发明创造的内容，并且在一定时期内产生这样一种法律状态，即获得专利的发明创造在一般情况下他人只有经专利权人许可才能予以实施。在我国，专利分为发明、实用新型和外观设计三种类型。专利文献作为技术信息最有效的载体，囊括了全球90%以上的最新技术情报，相比一般技术刊物所提供的信息早5～6年，而且70%～80%发明创造只通过专利文献公开，并不见诸于其他科技文献，相对于其他文献形式，专利更具有新颖、实用的特征。可见，专利文献是世界上最大的技术信息源，另据实证统计分析，专利文献包含了世界科技技术信息的90%～95%。如此巨大的信息资源远未被人们充分地加以利用。事实上，对企业组织而言，专利是企业的竞争者之间惟一不得不向公众透露而在其他地方都不会透露的某些关键信息的地方。因此，通过对专利信息细致、严密、综合、相关的分析，可以从其中得到大量有用信息。基于此，仪器信息网特统计分析了国内分子束外延的专利信息，以期为从业者提供参考。（本文搜集信息源自网络，不完全统计分析仅供读者参考，时间以专利申请日为准）本次统计，以“分子束外延”为关键词进行检索，共涉及专利总数量为593条，其中发明专利540条、实用新型专利52条和外观专利1条。从统计结果可以看出，从1992年开始，分子束外延专利数量整体呈增长趋势，但在2004-2006年之间出现了一个小高峰。这表明分子束外延的研发投入整体在不断增加，相关企业和科研院所数量也在不断增加，从事相关研究的人数也在逐年增加。1992-2003是国内分子束外延技术的起步阶段，2004年进入了发展阶段。从申请人专利量排行可以看出，在专利申请人申请量排名中，中国科学院半导体研究所的表现最为突出共申请专利60件，中国科学院上海微系统与信息技术研究46件专利与中国科学院上海技术物理研究所24件专利，分列第二与第三位。整体来看，相关专利几乎都集中于科研院所，特别是中科院系统内，在专利申请量TOP20中的企业只有新磊半导体科技（苏州）有限公司和苏州焜原光电有限公司。具体来看，科研院所的分子束外延专利主要集中于材料生长、加工工艺等方面；而两家企业的专利主要围绕分子束外延设备方面。据了解，苏州焜原光电有限公司成立于2017年5月，位于苏州吴江汾湖高新区，地处江浙沪两省一市交汇的黄金腹地，由陈意桥博士携美国及国内团队创立，主要从事III-V族化合物半导体材料和器件的研发和生产。该公司技术团队拥有器件及材料结构设计、外延材料生长、器件研制、MBE设备设计及定制化升级改造等多方面人才。可以看出，目前分子束外延的研发主要集中于科研院所，相关设备主要用于科研领域。从发明人专利量排行可以看出，在专利申请人申请量排名中，中国科学院上海技术物理研究所的顾溢研究员的表现最为突出，共申请专相关利22件，其次为冯巍、张永刚等人。顾溢是中科院上海技物所研究员，主要研究领域为III-V族半导体光电材料与器件，包括半导体材料分子束外延、失配材料生长与应变控制、短波红外半导体探测材料及其光电特性等，在大失配异变和赝配In(GaAl)As晶格工程和大尺寸高均匀材料外延及其器件研制方面取得系列成果。通过对专利申请区域进行统计能够了解到目前专利技术的布局范围以及技术创新的活跃度，进而分析各区域的竞争激烈程度。从专利申请区域可以看出，国内分子束外延相关专利申请主要集中于北京市、上海市、江苏省等，这些地区都是半导体相关研究发达的地区，而分子束外延主要用于科研。从专利技术分类来看，大部分的专利都集中于电学领域（57.77%）。这主要是因为其被广泛应用于半导体器件或其部件的制造或处理（h01l21/02）。具体来讲，主要是其被用于半导体材料得生长等方面。

一、项目基本情况项目编号：GZGK22D205A0645Z项目名称：季华实验室分子束外延系统采购项目采购方式：公开招标预算金额：6,500,000.00元采购需求：合同包1(分子束外延系统):合同包预算金额：6,500,000.00元品目号品目名称采购标的数量（单位）技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)1-1其他仪器仪表分子束外延系统1(台)详见采购文件6,500,000.00-本合同包不接受联合体投标合同履行期限：见“标的提供时间”要求。二、申请人的资格要求：1.投标供应商应具备《政府采购法》第二十二条规定的条件，提供下列材料：1）具有独立承担民事责任的能力：在中华人民共和国境内注册的法人或其他组织或自然人，投标时提交有效的营业执照（或事业法人登记证或身份证等相关证明）副本复印件。分支机构投标的，须提供总公司和分公司营业执照副本复印件，总公司出具给分支机构的授权书。2）有依法缴纳税收和社会保障资金的良好记录：提供投标截止日前6个月内任意1个月依法缴纳税收和社会保障资金的相关材料。如依法免税或不需要缴纳社会保障资金的，提供相应证明材料。3）具有良好的商业信誉和健全的财务会计制度：供应商必须具有良好的商业信誉和健全的财务会计制度（提供2021年度财务状况报告或基本开户行出具的资信证明）。4）履行合同所必需的设备和专业技术能力：按投标文件格式填报设备及专业技术能力情况。5）参加采购活动前3年内，在经营活动中没有重大违法记录：参照投标函相关承诺格式内容。 重大违法记录，是指供应商因违法经营受到刑事处罚或者责令停产停业、吊销许可证或者执照、较大数额罚款等行政处罚。（根据财库〔2022〕3号文，“较大数额罚款”认定为200万元以上的罚款，法律、行政法规以及国务院有关部门明确规定相关领域“较大数额罚款”标准高于200万元的，从其规定。）2.落实政府采购政策需满足的资格要求：合同包1(分子束外延系统)落实政府采购政策需满足的资格要求如下:本采购包不属于专门面向中小企业采购的项目。3.本项目的特定资格要求：合同包1(分子束外延系统)特定资格要求如下:(1)供应商未被列入“信用中国”网站(www.creditchina.gov.cn)“失信被执行人或重大税收违法失信主体或政府采购严重违法失信行为记录名单”；不处于中国政府采购网(www.ccgp.gov.cn)“政府采购严重违法失信行为信息记录”中的禁止参加政府采购活动期间。（以采购代理机构于投标截止时间当天在“信用中国”网站（www.creditchina.gov.cn）及中国政府采购网（http://www.ccgp.gov.cn/）查询结果为准，如相关失信记录已失效，供应商需提供相关证明资料）。(2)单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同供应商，不得同时参加本采购项目（采购包）投标。 为本项目提供整体设计、规范编制或者项目管理、监理、检测等服务的供应商，不得再参与本项目投标。 投标函相关承诺要求内容。(3)已获取本项目采购文件。三、获取招标文件时间： 2022年10月14日 至 2022年10月21日 ，每天上午 00:00:00 至 12:00:00 ，下午 12:00:00 至 23:59:59 （北京时间,法定节假日除外）地点：广东省政府采购网https://gdgpo.czt.gd.gov.cn/方式：在线获取售价： 免费获取四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点2022年11月04日 09时00分00秒 （北京时间）递交文件地点：佛山市禅城区季华五路公交大厦6楼开标室（6）开标地点：佛山市禅城区季华五路公交大厦6楼开标室（6）五、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。六、其他补充事宜1.本项目采用电子系统进行招投标，请在投标前详细阅读供应商操作手册，手册获取网址：https://gdgpo.czt.gd.gov.cn/help/transaction/download.html。投标供应商在使用过程中遇到涉及系统使用的问题，可通过020-88696588 进行咨询或通过广东政府采购智慧云平台运维服务说明中提供的其他服务方式获取帮助。2.供应商参加本项目投标，需要提前办理CA和电子签章，办理方式和注意事项详见供应商操作手册与CA办理指南，指南获取地址：https://gdgpo.czt.gd.gov.cn/help/problem/。3.如需缴纳保证金，供应商可通过"广东政府采购智慧云平台金融服务中心"(http://gdgpo.czt.gd.gov.cn/zcdservice/zcd/guangdong/)，申请办理投标（响应）担保函、保险（保证）保函。/七、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：季华实验室地 址：广东省佛山市南海区桂城街道环岛南路28号联系方式：李工 0757-635053532.采购代理机构信息名 称：广州市国科招标代理有限公司地 址：广州市先烈中路100号科学院大院9号楼东座2楼（中国广州分析测试中心对面）联系方式：0757-83277829、020-876888473.项目联系方式项目联系人：黄小姐、李小姐电 话：0757-83277829、020-87688847广州市国科招标代理有限公司2022年10月14日

加拿大OCI公司推出新型多功能分子束外延生长装置IMBE300 我司全权代理的加拿大OCI公司近期首次推出世界上最新型多功能分子束外延生长装置IMBE300。该装置在一台装置上同时可集成如下6大技术使之尤为引人瞩目。1. 带有7个蒸发源的MBE2. 低能电子衍射仪3. 俄歇电子能谱仪4. X射线光电子能谱仪5. 反射高能电子衍射仪6. 热脱附质谱仪 该装置实现了如下的设计制造目标:在一个超高真空腔体上完成外延生长过程集成监控，2-D结晶状态跟踪以及原位成分/电子能带分析。具体说来有如下特点。1. 在薄膜生长后无需传送到另外的超高真空室进行分析。2. 在蒸发和表面分析之间只需很短的切换时间。3. 具有传送臂和试样存储机构的样品室。4. 试样传送机构和其他系统兼容，SPM和SEM。敬请国内材料工作者来电咨询合作。参见下面图片说明。

p style="text-align: justify " 中美贸易战以来，半导体产业受到了空前的关注。半导体产业发展至今经历了三个阶段，第一代半导体材料以硅（Si）为代表。第二代半导体材料砷化镓（GaAs）也已经广泛应用。而以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）、氧化锌（ZnO）等宽禁带为代表的第三代半导体材料相较前两代产品，性能优势显著并受到业内的广泛好评。面对第一代和第二代半导体落后于世界先进水平的局面，我国在第三代半导体上的研究有望实现“弯道超车”。因此，我国对第三代半导体的研究空前重视。/pp style="text-align: justify " 而分子束外延是第三代半导体中的关键技术，主要用来沉淀GaAs异质外延层并可达到原子分辨率的一种主要方法。也被用来在硅片衬底上沉积硅并能严格控制外延层厚度和掺杂的均匀性。/pp style="text-align: justify " 近日，中国科学院物理研究所耗资908.1774000万成功采购一套分子束外延系统（MBE）。/pp style="text-align: justify " 以下为中标公告。/pp style="text-align: justify "一、项目编号：OITC-G200331103（招标文件编号：OITC-G200331103）/pp style="text-align: justify "二、项目名称：中国科学院物理研究所分子束外延系统（MBE）采购项目/pp style="text-align: justify "三、中标（成交）信息/pp style="text-align: justify "供应商名称：磊备半导体科技（上海）有限公司/pp style="text-align: justify "供应商地址：上海市宝山区毛家路31号12幢G006室/pp style="text-align: justify "中标（成交）金额：908.1774000（万元）/pp style="text-align: justify "四、主要标的信息/ptable style="border-collapse:collapse "tbodytr class="firstRow"td style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) word-break: break-all text-align: justify " width="35" valign="top" 序号br//tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) word-break: break-all text-align: justify " width="112" valign="top" 供应商信息br//tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) word-break: break-all text-align: justify " width="96" valign="top" 货物名称br//tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) word-break: break-all text-align: justify " width="54" valign="top" 货物品牌br//tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) word-break: break-all text-align: justify " width="84" valign="top" 货物型号br//tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) word-break: break-all text-align: justify " width="66" valign="top" 货物数量br//tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) word-break: break-all text-align: justify " width="74" valign="top" 货物单价（欧元）br//td/trtrtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) word-break: break-all text-align: justify " width="35" valign="top" 1br//tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) word-break: break-all text-align: justify " width="112" valign="top" 磊备半导体科技（上海）有限公司/tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) word-break: break-all text-align: justify " width="96" valign="top" 分子束外延系统/tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) word-break: break-all text-align: justify " width="54" valign="top" RIBERbr//tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) word-break: break-all text-align: justify " width="84" valign="top" Compact 21/tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) word-break: break-all text-align: justify " width="66" valign="top"1br//tdtd style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0) word-break: break-all text-align: justify " width="74" valign="top" 1105000/td/tr/tbody/tablep style="text-align: justify "五、评审专家（单一来源采购人员）名单：/pp style="text-align: justify "奚文龙、高子萍、蒋秀高、李毅民、苏少奎/pp style="text-align: justify "六、代理服务收费标准及金额：/pp style="text-align: justify "本项目代理费收费标准：[2002]1980号文件/pp style="text-align: justify "本项目代理费总金额：9.1654万元（人民币）/pp style="text-align: justify "七、公告期限/pp style="text-align: justify "本公告发布之日起1个工作日。/pp style="text-align: justify "八、其它补充事宜/pp style="text-align: justify "中标金额：欧元1105000/pp style="text-align: justify "1欧元=8.2188人民币/p

table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="600"tbodytrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "成果名称/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "低温扫描探针显微镜-分子束外延联合系统/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "单位名称/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "中科院物理研究所/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "联系人/p/tdtd width="177"p style="line-height: 1.75em "郇庆/p/tdtd width="161"p style="line-height: 1.75em "联系邮箱/p/tdtd width="187"p style="line-height: 1.75em "qhuan_uci@yahoo.com/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "成果成熟度/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "√正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "合作方式/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "√技术转让 √技术入股 □合作开发 √其他/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong成果简介： /strongbr/ /pp style="text-align: center line-height: 1.75em "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/d3e8deb8-9a73-4570-b633-d2de2a65bcdd.jpg" title="LT-STM-MBE.jpg" width="350" height="347" border="0" hspace="0" vspace="0" style="width: 350px height: 347px "//pp style="line-height: 1.75em " br//pp style="line-height: 1.75em " 该系统是针对SPM的专业研究应用所研发的。采用自制杜瓦型低温恒温器，可获得最低5K的低温，制冷剂利用效率高。特殊设计的扫描探头结构紧凑、体积小巧，具有极好的机械和温度稳定性。兼容目前主流商业化样品架，可原位更换针尖、样品和沉积分子/原子。集成了基于tuning fork技术的AFM，可在STM和AFM两种模式下工作。系统同时集成了专业的MBE腔体和独立的样品处理腔，具有液氮的冷屏和多达7个蒸发源安装位置，可以通过RHEED和LEED等手段监控生长。尚在研发中，主要技术指标待测。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong应用前景： /strongbr/ 纳米表征和研究的重要工具，国内每年需求量在数十台。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong知识产权及项目获奖情况： /strongbr/ 发明专利：201510345910.8/p/td/tr/tbody/tablepbr//p

近年来自动驾驶技术频频引发舆论关注，更是成为了资本市场的新宠，无数资本巨头、科技企业切入自动驾驶赛道，并开发各种配套解决方案。9月22日,华为发布《智能世界2030》报告,其中对未来十年的智能世界进行了系统性描绘和产业趋势的展望。在智能出行方面，华为预测，到2030年，全球电动汽车占所销售汽车总量的比例将达50%，中国自动驾驶新车渗透率达20%，整车算力将超过5000 TOPS，C-V2X渗透率达 60%。华为认为，当前汽车电动化、智能化的大潮已经不可阻挡。在智能化方面,随着自动驾驶汽车由L2、L3向L4、L5迈进，华为指出公交车、出租汽车、低速物流、垂直行业运输(物流车、矿车)等领域有望率先实现自动驾驶商业化。比如在低速开放道路上,自动驾驶汽车在物流配送、清洁消杀、巡逻等领域已经取得了积极的成果。在高速以及港口或物流园区等半封闭道路上，由于行驶环境相对单一，路线较为固定,降低了对自动驾驶系统所要处理的行驶环境的复杂度,加之卡车司机还存在成本高、易超负荷运载、超工时工作的风险,对自动驾驶也有较大的需求。而多家专注于无人干线物流的自动驾驶技术提供商也已纷纷表明今年将量产L3自动驾驶卡车,助力重卡行业降本增效。自动驾驶发展热潮下，各类传感器迎来新的增长点自动驾驶的安全性，是其能否实现大规模应用的核心影响因素。为此，主机厂和自动驾驶方案提供商不断试验在汽车上融合多种传感器，光学相机、激光雷达和毫米波雷达是目前搭配使用最广泛的三种传感器。此外，红外传感器也在汽车自动驾驶领域的方案里频频出现，得到了广泛关注。苹果公司在今年 3 月公布的一项汽车夜视系统专利中，就应用了近红外波传感器和长红外波传感器；此外，滴滴自动驾驶联合沃尔沃推出的新一代 L4 级自动驾驶测试车 " 滴滴双子星 " 中，也配备了 1 个红外摄像头。业界有观点认为，2022-2023 年将是 L2 级及以上自动驾驶汽车大规模采用红外热像仪的时间节点。红外在驾驶辅助及自动驾驶中的应用可能兴起，将带来红外传感器新的增长点。探测器用半导体材料需求将助推MBE市场爆发激光雷达、红外传感器等探测器的制造都离不开相关的半导体材料。据了解，由于器件的生产需要MBE做外延，虽然MBE不适合量产，但在生长探测器材料的时候需要生长本征材料，一般MBE生长出来的本征材料会比MOCVD的要好，比如GaAs，InGaAs，InP的本征材料，究其原因是MOCVD用的是有机源，在分解生长的时候不可避免的带入杂质，影响本征材料的Hall参数。随着自动驾驶汽车市场爆发，对探测器，特别是红外传感器的需求强烈。目前MBE数量比MOCVD少得多得多，相关市场将爆发。值得注意的是，LPE生长出的本征材料特性比MBE的还要好，但由于人才缺口等因素，相关技术并未在国内铺开。目前高品质的激光探测器一般都出自日本。

近日，著名半导体分析机构Yole Développement发布了《后摩尔时代的外延设备》报告。报告预测，到2026年，全球外延设备的总市场规模将达到11亿美元。高温化学气相沉积（HTCVD）市场规模将在2026年达到3.93亿，2020-2026年复合增长率为9.5%。分子束外延设备（MBE）将在2026年达到6800万美元的市场规模，2020-2026年复合增长率为7.1%，金属有机化学气相沉积（MOCVD）设备到2026年市场规模达6.3亿美元，2020-2026年复合增长率为7%。截至2020年，外延设备销售额约为6.92亿美元，预计到2026年将增长至11亿美元，平均年复合增长率为8%。然而，报告承认，这些数字并没有充分说明外延设备在汽车消费类以及航空航天和国防等细分市场中的关键应用中的活力和普遍性，而且大批量制造商（HVM）采用的外延设备往往来自一些非主流供应商。Yole的这份报告介绍了外延设备市场的现状，并提供了不同应用的详细信息，目标是全面概述涉及外延层的技术趋势。该报告还通过确定外延领域的关键参与者，对设备供应商、竞争格局和供应链协同效应进行了深入探索。不同衬底材料（包括单晶硅，碳化硅，氮化镓等）的外延设备市场的增长趋势报告分析，如今只有极少数设备供应商能够满足对设备的高需求。对此，Yole列举了11家外延设备的主要供应商，领先的三家是德国Aixtron（爱思强）、美国Veeco、中国AMEC（中微半导体），按照营收来算，这三家超过了总市场份额的60%。然而，这个市场非常复杂，其他一些前端设备供应商也有深度参与，比如应用材料，东京电子和北方华创等等，还包括其他一些特定领域的参与者，比如大阳日酸（Taiyo Nippon Sanso）、NuFlare等等。全球领先的外延设备供应商Yole分析师Vishnu Kumaresan 表示：“2020年排名前三的企业的市场统治地位并不令人意外。至少自2018年以来情况就一直如此。但是如果我们再看看前两名在2018年至2020年之间，德国设备公司Aixtron的市场份额增加了10%，而Veeco的市场份额下降15%。造成这种情况的众多原因之一是中美贸易紧张局势，半导体产业成为了‘战场’。这场战斗在外延设备领域更为明显。因此，2020年是Aixtron在中国大陆销售最好的年份之一，其大约57%的收入来自该地区，而Veeco的收入仅为 13%。”此外，中微半导体因为有不少LED客户，所以外延设备的增长率也十分可观。

分子束外延（MBE）是新发展起来的外延制膜方法，是一种在晶体基片上生长高质量的晶体薄膜的新技术。在超高真空条件下，由装有各种所需组分的炉子加热而产生的蒸气，经小孔准直后形成的分子束或原子束，直接喷射到适当温度的单晶基片上，同时控制分子束对衬底扫描，就可使分子或原子按晶体排列一层层地“长”在基片上形成薄膜。外延是一种制备单晶薄膜的新技术，它是在适当的衬底与合适的条件下，沿衬底材料晶轴方向逐层生长薄膜的方法。该技术的优点是：使用的衬底温度低，膜层生长速率慢，束流强度易于精确控制，膜层组分和掺杂浓度可随源的变化而迅速调整。用这种技术已能制备薄到几十个原子层的单晶薄膜，以及交替生长不同组分、不同掺杂的薄膜而形成的超薄层量子显微结构材料。随着半导体市场,，特别是化合物半导体市场的逐步开放和增长，作为化合物半导体研发中，材料制备的关键仪器—MBE的市场也在逐年增长和扩大中，不论是海外品牌还是国产品牌，近几年的市场规模都在逐年扩大。由于高校的管理模式及制度，MBE大多养在“深闺”，大量科研资源潜能没有得到充分发挥。为解决这个问题并加速释放科技创新的动能，中央及各级政府在近几年来制订颁布了关于科学仪器、科研数据等科技资源的共享与平台建设文件。2021年1月22日，科技部和财政部联合发布《科技部 财政部关于开展2021年度国家科技基础条件资源调查工作的通知（国科发基〔2020〕342号）》，全国众多高校和科研院所将各种科学仪器上传共享。其中，对MBE的统计分析或可一定程度反映科研领域相关仪器的市场信息（注：本文搜集信息来源于重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台，部分仪器品牌信息不全则根据型号等信息补全，不完全统计分析仅供读者参考）。全国各省（直辖市/自治区等）共享MBE分布图北京市共享MBE分布图本次统计，共涉及MBE的总数量为133台，涉及23省（直辖市/自治区），58家单位。其中，北京市共享MBE数量最多达46台，占比35%，涉及8所高校院所，北京如此高的占比主要是由于其科研院所较多，产品也主要用于科研领域。MBE由于其外延生长时间长，大批量生产性差，对真空条件要求高，目前还无法大规模用于工业化生产中，又由于其可原位观察单晶薄膜的生长过程等优势，主要用于进行生长机制的研究，也因此该类仪器设备主要分布于科研院所众多的北京市。从北京市的分布情况来看，其主要分布于高校集中的海淀区，该地区共有44台共享MBE设备。学科领域分布从仪器所属学科领域分布可以看出，MBE主要用于物理学和材料科学研究，占比分别为39%和34%。需要注意的是，以上统计存在交叉分布的情况，即该仪器同时属于多类学科领域，实际上材料科学和物理学研究具有很大的重合度。MBE品牌地区分布那么这些仪器主要来自于哪些国家呢？统计结果表明，共享MBE主要还是以国产居多，占比29%，其次为德国和美国品牌。这一结果不同于此前盘点的其他仪器以进口品牌为主的特点，而是呈现出国产品牌占比居首的特点，可以看出中国产品正在崛起。TOP6品牌笔者进一步统计了占比TOP6的品牌，居首位的是德国品牌Omicron，不过国产品牌沈阳科仪紧随其后。Scienta Omicron成立于2015年，由表面科学领域的两家最知名的公司合并而成：VG Scienta和Omicron NanoTechnology。两家公司都于20世纪80年代初开始运营。Scienta Omicron提供超高真空下的电子能谱、扫描探针显微镜和薄膜沉积等仪器设备，专注于在下一代电子产品、量子技术、太阳能、智能传感器和先进材料等领域争夺新的独特材料和解决方案，推动表面科学研究走向未来。沈阳科仪创建于1958年，总部位于辽宁省沈阳市浑南区，占地面积110亩，建筑面积3.5万平方米。多年来，沈阳科仪专注于高真空、超高真空、超洁净真空技术的研究和发展，是我国集成电路装备和真空仪器设备的研制、生产基地，先后组建“国家分子束外延技术试验基地”、“国家真空仪器装置工程技术研究中心”和“真空技术装备国家工程实验室”等科研平台。共享仪器的类型分布从共享的MBE仪器类型科仪看出，以传统MBE为主，但LMBE（激光分子束外延系统）的占比也不容忽视。激光分子束外延系统（LMBE），集PLD（激光脉冲沉积）的制膜特点和传统MBE的超高真空精确控制原子尺度外延生长的原位实时监控为一体，除保持了PLD方法制备的膜系宽，还可以生长通常的半导体超晶格材料，特别适合生长多元素、高熔点、复杂层状结构的薄膜，如超导体、光学晶体、铁电体、压电体、铁磁体等，同时还能进行其相应的激光与物质相互作用和成膜过程的物理、化学等方面的基础研究。本次统计中，还有部分属于联用系统和零部件，其中联用系统中大部分MBE和STM联用，扫描隧道显微镜 STM 是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器, STM 技术的最大优势在于可获得原子级的分辨率。分子束外延MBE与扫描隧道显微镜STM联用可以成功分析MBE生长晶体表面结构, 这种联用现已广泛应用于各大院校和研究院应用表面物理实验中。统计中的STM和MBE的联用系统主要为日本Unisoku品牌。本次统计主要涉及Omicron、TSST、SPECS、MBE-Komponenten、DCA、VG、Unisoku、SVT、国成仪器、Riber、Veeco、苏州新锐博纳米、Neocera、大连齐维、北京矿亿拓元科技有限公司、上海实路真空、北京珀菲特、费勉仪器、KurJ.Lesker等品牌。

天眼查显示，广东天域半导体股份有限公司“碳化硅外延片的生长工艺”专利公布，申请公布日为2024年6月28日，申请公布号为CN118256991A。背景技术碳化硅半导体具有优良的稳定性、高热导率、高临界击穿场强、高饱和电子漂移速度等优良特性，是制作高温、高频、大功率和强辐射电力电子器件的理想半导体材料。与传统的硅器件相比，碳化硅器件能够在10倍于硅器件的电场强度下正常工作。用于制作碳化硅器件的碳化硅材料通常是在碳化硅衬底上生长碳化硅外延片。目前的碳化硅外延片，尤其是8英尺的碳化硅衬底，其晶体缺陷密度高，碳化硅衬底的长晶技术并不成熟，尤其是一些TSD、BPD、SF等缺陷会贯穿上来，所以需要有非常高的外延生长技术将其在外延层初期抑制住。而目前外延生长技术较为单一，主要为单一外延生长技术沉积，当前比较普遍的是采用化学气相沉积(CVD)生长外延片。现有化学气相沉积(CVD)外延生长是在碳化硅衬底上生长一层SiC外延层，以高纯H2作为输运和还原气体、TCS和C2H4为生长源(即为H2+SiH4+C2H4)、N2作为N型外延层的掺杂源、Ar作为保护气体。其工艺的主要生长环境要求1500℃以上高温，反应室内气压低于1×10-6mbar，并且水平式单片生长因其均匀性问题需要气悬浮基座旋转。于碳化硅衬底上直接采用化学气相沉积外延无法生长出高质量的、组分和杂质浓度更精确控制的单晶薄膜，并且会有残余气体对碳化硅薄膜有污染，导致衬底贯穿上来的晶体缺陷无法有效抑制，并且生长速率偏向快速，无法更精准的控制薄膜沉积。由上可知，目前的化学气相沉积外延层仍然存在各种缺陷，其会对碳化硅器件特性造成影响，所以针对碳化硅的外延生长工艺需要进行不断的优化。发明内容本发明提供了一种碳化硅外延片的生长工艺。此碳化硅外延片的生长工艺包括依次的如下步骤：（I）将碳化硅衬底进行前处理；（II）采用分子束外延设备于所述碳化硅衬底上形成第一碳化硅缓冲层；（III）置于化学气相沉积设备的外延炉中，先于1000～1400℃下进行热处理，再升高温度进行气相沉积以于所述第一碳化硅缓冲层上形成第二碳化硅缓冲层；（IV）于所述第二碳化硅缓冲层上外延生长出预定厚度的外延层。本发明的碳化硅外延片的生长工艺可消除反应产物污染，在衬底与外延层间做好贯穿晶体缺陷的转化，可完美的隔离外延缺陷。

半导体量子点（QD）以其显著的量子限制效应和可调的能级结构，成为构筑新一代信息器件的重要材料，在高性能光电子、单电子存储和单光子器件等方面具有重要应用价值。半导体量子点材料的制备和以其为基础的新型信息器件是信息科技前沿研究的热点。近期，在中国科学院半导体研究所王占国院士的指导下，刘峰奇研究员团队等在量子点异质外延的研究方面取得重要进展。研究团队以二维材料为外延衬底，基于分子束外延技术，发展出范德华外延（van der Waals epitaxy）制备量子点材料（如图1）的新方案。图1 InSb量子点在MoS2表面的范德华外延生长层状结构的二维材料表面没有悬挂键，表面能低。因此在远离热平衡的超高真空条件下，具备闪锌矿、纤锌矿等稳定结构的材料在其表面生长时，在总自由能最小的驱动下，原子沉积在二维材料上，将倾向于裸露出更多衬底，同时将自身的原子更多地包裹进体内，以降低表面自由能，从而实现量子点的生长。反射式高能电子衍射（RHEED）的原位生长监测显示，量子点的范德华外延生长为非共格外延模式，区别于S-K生长模式，衬底和量子点材料的晶格常数没有适配关系，从而大大提高了衬底和量子点材料组合的自由度，呈现出普适特性；同时，二维材料的面内对称性对量子点材料的晶格取向具有诱导作用。二维材料各异的表面性质则为量子点的形貌调控提供了新的自由度（如图2）。图2 量子点范德华外延生长方法的普适基于该方案，研究团队成功在4种二维材料（hBN、FL mica、MoS₂ 、graphene）上制备了5种不同的量子点，包括4种III-V族的化合物半导体InAs、GaAs、InSb、GaSb和1种IV-VI族的化合物半导体SnTe，衬底和量子点组合共计20种。量子点种类受限于分子束外延（MBE）源材料种类，而非衬底，证实了外延方案的普适特性。研究团队在晶圆级尺度上完成了量子点的范德华外延制备，呈现出较好的尺寸均匀性和分布均匀性，且在较小的衬底温度范围内可以实现量子点密度4个数量级的变化。此外，研究团队通过制备光电探测器，拓宽了器件的响应光谱范围，证实了在范德华外延制备的0D/2D混维异质结中界面载流子的有效输运。该外延方案天然构筑的量子点/二维材料体系为研究混维异质结构提供了一个新平台，将有助于拓宽低维量子系统的潜在应用。该成果以“Epitaxial growth of quantum dots on van der Waals surfaces”为题发表于Nature Synthesis期刊。半导体所博士生辛凯耀、博士李利安和北京大学博士后周子琦为论文共同第一作者，半导体所刘峰奇研究员、翟慎强研究员、魏钟鸣研究员和中国人民大学刘灿副教授为该论文的共同通讯作者，论文合作者包括北京大学刘开辉教授、半导体所张锦川研究员、刘俊岐研究员、邓惠雄研究员等。该项工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划以及中国科学院青年促进会等项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.103 8 /s44160-024-00562-0

p　　strong仪器信息网讯/strong 材料对于推动生产力发展和社会进步起着举足轻重的作用。关键材料的研发周期更是直接决定了相关领域的发展进程。材料基因组技术的出现为快速构建精确的材料相图，缩短材料的研发周期带来了希望。/pp　　中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心技术部电子学仪器部郇庆/刘利团队一直致力于科研仪器装备的自主研发 超导国家重点实验室金魁/袁洁团队专注于基于高通量组合薄膜技术的新超导体探索和物理研究。两团队经多年合作成功研制并搭建了一台高通量连续组分外延薄膜制备及原位局域电子态表征系统。作为目前国际上最先进的第四代高通量实验设备，审稿人和项目验收专家组均给予了高度评价，认为该设备实现了研究应用和核心技术上的创新突破，解决了现有技术的诸多缺陷和不足，将成为材料基因研究的重要工具，并有望在推动多个领域的前沿研究中发挥重要作用。/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/042ce1da-8ab9-46b9-8bb1-eb602327463f.jpg" title="组合激光分子束外延-扫描隧道显微镜联合系统：(a)三维设计图；(b) 实物照片.jpg" alt="组合激光分子束外延-扫描隧道显微镜联合系统：(a)三维设计图；(b) 实物照片.jpg"//pp style="text-align: center "组合激光分子束外延-扫描隧道显微镜联合系统：(a)三维设计图；(b) 实物照片/pp　　该系统采用的关键技术为研发团队首次提出，核心部件均自主研发，具备多项独特优点：/pp　　1)采用专利的旋转掩膜板设计，避免累积误差和往复运动的问题，大大提高了系统运行精度和稳定性 /pp　　2)特殊设计的STM扫描头能够实现大范围XY移动( 10 mm)和高精度定位(定位精度优于 1 μm) 3)完备的传递设计可实现样品、针尖、靶材的高效传递，并易于未来功能扩展。/pp　　该仪器研发历时4年多，设计版本多达50多个，并完成了全面的性能测试。他们利用自研系统制备了高质量的梯度厚度FeSe样品，得到可靠的超导转变温度随厚度的演变关系。在HOPG样品、金单晶样品、BSCCO样品以及原位生长FeSe样品表面均获得了高清原子分辨图像，并测量了BSCCO样品局域超导能隙扫描隧道谱。目前，该系统已用于研究高温超导机理问题和新型超导材料探索。/pp　　组合薄膜制备技术作为材料基因组核心技术之一经历了三个发展阶段，即共磁控溅射技术、阵列掩膜板技术和组合激光分子束外延技术。目前，组合薄膜生长往往采用往复平行位移掩膜板的方式，这样不可避免造成累积误差，直接影响到薄膜制备过程中组分控制的精度。此外线性掩膜板反复变向及加减速操作也会加速机械部分磨损，降低系统稳定性。另一方面，目前对组合薄膜高通量快速表征技术也存在不足，很多传统方法无法直接用于组合薄膜表征。以扫描隧道显微镜(STM)为例，其对样品表面清洁度具有很高的要求，通常需要原位解理或制备样品 此外，有限的样品移动范围和不具备精确定位功能限制了STM在组合薄膜表征上的应用：大多数商业化STM样品移动范围一般仅为数毫米且不具备定位功能。对于连续组分薄膜性质的研究来说，实际的测量位置与样品组分是一一对应的，失去了位置坐标就失去了组分的信息。因此，发展更加精确的高通量薄膜制备和原位表征手段十分必要，并对包括超导材料在内的多个前沿研究领域具有重要意义。/pp　　/ppbr//p

硅基光电子集成芯片以成熟稳定的CMOS工艺为基础，将传统光学系统所需的巨量功能器件高密度集成在同一芯片上，提升芯片的信息传输和处理能力，可广泛应用于超大数据中心、5G/6G、物联网、超级计算机、人工智能等新兴领域。硅(Si)材料发光效率低，因此将发光效率高的III-V族半导体材料如砷化镓(GaAs)外延在CMOS兼容Si基衬底上，并外延和制备激光器被公认为最优的片上光源方案。Si与GaAs材料间存在大的晶格失配、极性失配和热膨胀系数失配等问题，因而在与CMOS兼容的无偏角Si衬底上研制高性能硅基外延激光器需要解决一系列关键的科学与技术难点。 　　近期，中国科学院半导体研究所材料科学重点实验室杨涛与杨晓光研究团队，在硅基外延量子点激光器及其掺杂调控方面取得重要进展。该团队采用分子束外延技术，在缓冲层总厚度2700nm条件下，将硅基GaAs材料缺陷密度降低至106cm-2量级。科研人员采用叠层InAs/GaAs量子点结构作为有源区，并首次提出和将“p型调制掺杂+直接Si掺杂”的分域双掺杂调控技术应用于有源区，研制出可高温工作的低功耗片上光源。室温下，该器件连续输出功率超过70mW，阈值电流比同结构仅p型掺杂激光器降低30%。该器件最高连续工作温度超过115°C，为目前公开报道中与CMOS兼容的无偏角硅基直接外延激光器的最高值。上述成果为实现超低功耗、高温度稳定的高密度硅基光电子集成芯片提供了关键方案和核心光源。 　　6月1日，相关研究成果以Significantly enhanced performance of InAs/GaAs quantum dot lasers on Si(001) via spatially separated co-doping为题，发表在《光学快报》(Optics Express)上。国际半导体行业杂志Semiconductor Today以专栏形式报道并推荐了这一成果。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等的支持。图1.硅基外延量子点激光器结构示意及器件前腔面的扫描电子显微图像。图2.采用双掺杂调控的器件与参比器件在不同工作温度下的连续输出P-I曲线，插图为双掺杂调控激光器在115℃、175mA连续电流下的光谱。

2月18日消息，芯三代半导体科技（苏州）股份有限公司（简称“芯三代”）在江苏证监局进行辅导备案登记，辅导机构为海通证券。芯三代成立于2020年，致力于研发生产半导体相关专业设备，目前聚焦于第三代半导体SiC-CVD装备，倾力为业界提供先进且富有竞争力的量产装备。SiC-CVD设备用于碳化硅衬底上同质单晶薄膜外延层的生长，SiC外延片主要用于制造功率器件如肖特基二极管、IGBT、MOSFET等电子器件。据悉，芯三代将工艺和设备紧密结合研发的SiC-CVD设备通过温场控制、流场控制等方面的设计，在高产能、6/8英寸兼容、CoO成本、长时间多炉数连续自动生长控制、低缺陷率、维护便利性和可靠性等方面都具有明显的优势。公开信息显示，2023年下半年，芯三代自主研发的8英寸垂直气流外延设备已经帮助两家客户顺利完成8英寸SiC外延工艺的调试和首批8英寸外延片订单交付，从而证明国产外延设备不仅在6英寸SiC上已经实现超越，在8英寸SiC上也取得突破性进展，尤其在缺陷率指标上更胜一筹。据了解，受益于碳化硅下游市场需求逐步放大，外延生长在SiC器件制造成本中占比超20%，SiC外延设备是第三代半导体SiC器件制造的核心装备之一，下游市场的飞速增长，不断的扩产需求也助推了碳化硅外延设备的市场增长，国内的外延设备企业纷纷开始推动布局。据InSemi的碳化硅设备市场报告，国内当前碳化硅外延设备的企业数量已接近10余家，国产设备的占比在不断提升，2023年国产设备出货量占比已全面超越海外。融资方面，企查查显示，芯三代已获得多轮融资，其中2021年12月和2023年6月融资金额分别达到超亿元和数千万元（人民币，下同）。具体来看，2023年上半年，芯三代密集完成4轮融资，投资方包括毅达资本、海富产业基金、上海桦昀、德观资产、浑璞投资、唐兴资本、汇添富资本、华泰紫金投资等众多机构。辅导文件显示，芯三代控股股东为施建新，直接和间接持有公司51.99%的股份。

近日，据华矽盖泽半导体科技（上海）有限公司（以下简称“盖泽半导体”）消息，其自主研发生产的SiC外延膜厚测量设备GS-M06Y已正式交付客户。消息显示，GS-M06Y将应用于半导体前道量测，主要针对硅外延/碳化硅外延层厚度进行测量。GS-M06Y设备采用了盖泽半导体自主研发的高精算法、Load Port、控制软件以及FTIR光路系统。据悉，该公司自主研发的FTIR光路系统，可快速检测晶圆厚度，实现了扫描速度快、分辨率高、灵敏度高等需求。值得一提的是，此次出货的设备与以往不同，此台设备运用盖泽半导体最新研发的碳化硅外延检测技术，可对碳化硅外延精准测量，是继盖泽半导体9月硅外延检测设备出货后，公司的又一里程碑。盖泽半导体不仅突破了SiC外延检测技术，还可实现一代半导体（硅外延6英寸&8英寸&12英寸）、二代半导体（砷化镓、磷化铟衬底外延4英寸&6英寸&8英寸）、三代半导体（碳化硅外延4英寸&6英寸&8英寸、氮化镓外延）、SOI片顶层硅6英寸&8英寸&12英寸，以及锗硅外延制程工艺中不同的外延层厚度测量。

盖泽华矽半导体科技（上海）有限公司（以下简称：盖泽半导体）继向多家客户批量交付8、6寸（硅/碳化硅）外延膜厚量测设备后，年初又与国内知名头部晶圆生产企业签订12寸Online外延膜厚量测设备订单。近日，盖泽半导体宣布，由公司自主开发的，12寸量测设备GS-A12X即将交付。该设备为国内首台12寸Online外延膜厚量测设备，可精确测量多种晶圆材料外延膜厚，并可确保测量的精准性、安全性。晶圆制备包含了衬底制备和外延工艺两大环节，外延是指在单晶衬底上生长一层新单晶的过程。外延工艺可能受到各种条件因素影响出现厚度不均的情况，如衬底温度、反应腔气压、反应生长物及晶圆片表面清洗过程等。如果外延厚度不均位于晶圆片表面制作晶体管器件的有源区域，将导致器件失效。所以晶圆在通过外延工艺制备后，使用膜厚测量设备对外延的厚度均匀性进行测量尤为重要。GS-A12X使用了行走轴双臂洁净机械手，同时测量单元使用全新设计的Stage平台，可选择吸附或者夹持方式，更大程度上兼容客户应用场景，双臂机械手和Stage的配合，使得GS-A12X测量效率提高至少30%；气浮平台的设计应用减少了震动对于测量的影响，使得测量数据更加稳定；GS-A12X设备整体使用模块化设计，减少了开发周期，提高了装配效率，缩短了设备的维护时间，定制化设计让GS-A12X更懂客户。该设备基于FTIR红外光谱技术，可以在线监测晶圆外延制造过程中的实时数据，并提供高精度的测试结果。其主要特点包括以下方面：高效快速：采用快速扫描技术，能够在短时间内获得高精度的测试数据，提高生产效率；非侵入式检测：采用红外光谱技术，不会对晶圆造成任何损伤和影响，保证测试数据真实可靠；可靠性高：采用优质材料和先进技术，保证设备稳定性和可靠性；数据分析：设备自带数据分析软件，可以实现数据可视化，帮助用户更好地理解晶圆的性能和特性；定制化功能开发：针对客户应用的痛点定制开发，让系统更懂客户。Online在线技术本次交付的设备增加了Online在线技术。该设备遵循SEMI标准协议，可无缝连接客户OHT/MES等系统。同时，设备实现检测自动化控制，具备智能化控制和自动化运行功能，降低人力成本，提高生产效率。大尺寸晶圆检测技术相比6、8寸晶圆量测设备，12寸晶圆量测设备在自动化、通讯、算法等多个方面都需要更高的技术支持，全新推出的GS-A12X设备打破专业壁垒，使用更先进的检测技术，满足晶圆厂对12寸大尺寸晶圆的检测需求，帮助晶圆厂降本增效。近年来，国家层面始终坚定地强调集成电路产业的重要性和产业链自主可控的必要性，并从政策和市场两方面推动行业发展，半导体产业本土化已成为趋势。盖泽半导体专注于半导体前道量测设备的研发及应用，赋能中国半导体行业智能制造。

近日，晶盛机电在接受机构调研时表示，公司8-12英寸大硅片设备（长晶、切片、抛光以及CVD设备等）基本实现国产化并批量交付；功率半导体设备的外延设备及高温炉管等设备也已批量交付，特别是碳化硅外延设备，出货量已经做到了国内前列；在先进制程领域，公司在12英寸减薄及外延（常压外延、减压外延）等设备进行布局。此外，还有半导体材料，零部件，辅材耗材等相关的研发与布局。据介绍，晶盛机电半导体设备业务主要聚焦于三个领域：第一、大硅片，即8-12英寸大硅片；第二、特色工艺，即功率半导体设备；第三，先进制程，即晶圆端相关设备。随着光伏行业和半导体行业快速发展，硅片厂商加速推进产能扩充，石英坩埚作为硅片生产环节的核心耗材，市场需求快速增长，晶盛机电紧抓行业发展机遇，积极推进石英坩埚业务的发展进度,加速宁夏坩埚生产基地的建设和投产，随着扩产产能的逐步释放，公司石英坩埚业务取得快速增长。2023年度，晶盛机电将在继续强化装备领域核心竞争力的同时，积极推动新材料业务快速发展，希望年度能够实现新签电池设备及组件设备订单超30亿元（含税），材料业务销售突破50亿元（含税），全年整体营业收入同比增长60%以上。

1月9日，证监会披露了关于深圳市纳设智能装备股份有限公司(以下简称”纳设智能”)首次公开发行股票并上市辅导备案报告。12月27日，纳设智能与中信证券签署了上市辅导协议。据披露，纳设智能控股股东为深圳市鑫隆昌投资有限公司，现直接持有公司34.5161%股份。资料显示，深圳市纳设智能装备股份有限公司成立于2018年10月，坐落于深圳市光明区留学人员创业园。公司以“成为全球先进材料制造设备引领者”为愿景，以提升中国先进材料制造能力为使命，致力于第三代半导体碳化硅外延设备、石墨烯等先进材料制造装备的研发、生产、销售和应用推广。创始团队由国际化合物半导体设备龙头企业唯一的华人高级科学家、多名剑桥大学博士和资深行业专家组成，团队在CVD（化学气相沉积）、MOCVD（金属有机化学气相沉积）、ETCH（刻蚀）等先进半导体制造设备领域具有平均超过15年的研发、生产、销售的经验，是少有的既懂设备开发技术，又懂半导体材料生长工艺的研发型团队。公司于2020年被评定为具有高成长性的“国家高新技术企业”，公司自有第三代半导体碳化硅高温化学气相沉积外延设备（用于第三代半导体碳化硅芯片生产的核心环节-外延生长）研发荣登“科创中国”先导技术榜单，也荣获深圳市集成电路产业协会的“最佳化合物半导体设备技术开发奖”，是一款工艺指标优异、耗材成本低、维护频率低的的中国首台完全自主创新的碳化硅外延设备。公司坚持以“效率、效果、效益、自省、自律、自强”为企业核心价值观，聚焦行业与客户需求，质量至上，通过“创新、创意、创造”满足客户对先进材料的生产需求。

近日，南京盛鑫半导体材料有限公司大尺寸硅外延材料产业化项目实现首批设备入场。中电材料消息显示，该项目是南京市集成电路产业链建设的地标性项目，将建设外延主厂房、晶体加工厂房、综合试验楼、动力站等相关建筑，主要从事大尺寸硅外延片和三代半导体外延片生产。去年4月，南京盛鑫半导体材料有限公司举行大尺寸硅外延材料产业化项目开工仪式。当时消息称，该项目将分两期实施，项目一期投资13.6亿元，建设8-12英寸硅外延材料和第三代化合物外延材料产业基地。值得一提的是，在南京市2023年经济社会发展重大项目中，南京盛鑫集成电路外延材料产业化项目在列。

6月22日，杭州士兰微电子股份有限公司发布《关于向关联方采购设备的关联交易的公告》。信息显示，公司控股子公司成都士兰半导体制造有限公司（以下简称“成都士兰”）拟向关联企业厦门士兰集科微电子有限公司（以下简称“士兰集科”）采购9台12吋晶圆外延炉、测试仪等设备，交易总金额为46311685.64元（不含税）。据了解，成都士兰为公司在成都-阿坝工业集中发展区投资建设的大型硅外延片制造基地。本次向关联方采购的12吋晶圆外延炉、测试仪等设备为成都士兰正常生产经营所需，可节省采购周期，降低生产成本，提升设备运营能力，增强12吋晶圆外延片制造能力，促进公司主营业务的发展。本次关联交易遵循市场化原则及公允性原则，经双方公平友好磋商后订立，不存在损害公司及股东尤其是中小股东合法权益的情形。本次关联交易对公司财务状况和经营成果无重大影响。

“无锡高新区在线”消息 8月8日上午，天芯微半导体首台先进制程硅基外延设备首发仪式在无锡高新区举行。天芯微此次发布的Epi 300 Compass AP硅基外延减压设备是半导体前道工艺中的关键设备，广泛应用于功率器件、28nm及以下先进制程的逻辑、存储器件的生产制造。Epi 300 Compass AP的各项性能均达到了国际先进水平，部分核心性能已经超过国际同类产品，并得到了客户的肯定。江苏天芯微半导体设备有限公司是先导集团旗下的一家集成电路高端装备制造商，公司核心团队来自全球领先的半导体设备公司，拥有25年的先进半导体装备研发、制造经验。公司以硅基外延技术为核心，致力于半导体前道关键工艺设备的研发与制造，为集成电路行业提供极具竞争力的高端设备和高品质的服务。

近日，武汉市人民政府办公厅近日发布《关于促进半导体产业创新发展的意见》（以下简称《意见》）。《意见》提出总体目标，到2025年，全市半导体产业能级明显提升，产业结构更加合理，设备、材料、封测配套水平对关键领域形成有力支撑。到2025年，芯片产业产值超过1200亿元，半导体显示产业产值超过1000亿元，第三代半导体产业初具规模。到2025年，发明专利年均增速超过15%，创建3—5个国家级创新平台，牵头制定2—4项行业标准，突破一批关键核心技术，实现一批关键技术转化和应用。到2025年，培育形成5家销售收入超过100亿元的芯片企业、5家销售收入超过100亿元的半导体显示企业、5家销售收入超过10亿元的半导体设备与材料企业，半导体企业总数超过500家，上市企业新增3—5家。《意见》部署了四项重点任务，要求瞄准薄弱环节补链，立足现有基础强链、聚焦热点领域延链和围绕前沿领域建链。其中，瞄准薄弱环节补链特别提到三方面措施和三大类仪器设备，1、增强集成电路设备、材料和封测配套能力。在设备环节，聚焦三维集成特色工艺，研发刻蚀、沉积和封装设备，引入化学机械研磨（CMP）机、离子注入机等国产设备生产项目；在材料环节，围绕先进存储器工艺，开发抛光垫、光刻胶、电子化学品和键合材料，布局化学气相沉积材料、溅射靶材、掩膜版、大硅片等材料项目；在封测环节，引进和培育国内外封装测试领军企业，突破先进存储器封装工艺，推进多芯片模块、芯片级封装、系统级封装等先进封装技术产业化。2、加快半导体显示设备和材料国产化替代。在设备环节，聚焦有机发光二极管（OLED）中小尺寸面板工艺，研发光学检测、模组自动化设备，引入显示面板喷印、刻蚀机、薄膜制备等国产设备生产项目；在材料环节，支持液晶玻璃基板生产项目建设，加快OLED发光材料、柔性基板材料的研发及产业化，引入滤光片、偏光片、靶材等国产材料生产项目。3、布局第三代半导体衬底及外延制备。在设备环节，支持物理气相传输法（PVT）设备、金属有机化合物气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）等工艺设备的研发及产业化；在材料环节，引进碳化硅（SiC）衬底、SiC外延、氮化镓（GaN）衬底生产线，布局GaN外延晶片产线。链接：《市人民政府办公厅关于促进半导体产业创新发展的意见》

2月以来，上海交通大学发布了一系列招标采购信息，采购大批仪器设备，总预算达7770万元。以下为招标详情：项目编号采购项目预算金额（万元）招标公告发布日期采购需求概况链接0773-2141SHHW0013气相氟化氢刻蚀系统20002月23日公开招标公告0834-2141SH21A032四电弧单晶生长炉13003月02日公开招标公告（重招）0773-2141SHHW0012离子注入机175002月10日公开招标公告（第二次）0705-204019605463硅锗气相外延系统56002月10日重新公开招标公告0834-2141SH21A033深紫外步进式光刻机330002月10日公开招标公告（重招）0834-2141SH21A030化合物半导体分子束外延系统90002月09日公开招标公告（重招）0834-2141SH21A028空间定位组学及4D多组学质谱平台78002月09日公开招标公告（重招)0834-2141SH21A027无液氦超导磁体系统15002月05日公开招标公告（重招）

成果名称电子束加热蒸发源单位名称中科院物理研究所联系人郇庆联系邮箱qhuan_uci@yahoo.com成果成熟度□正在研发 □已有样机 □通过小试 □通过中试 √ 可以量产合作方式□技术转让 □技术入股 □合作开发 √ 其他成果简介： 电子束加热蒸发源是采用电子束加热的方式对材料进行热蒸发，电子束加热方式具有污染小、加热集中、效率高的特点，适用于熔点高的材料的蒸发沉积。我们的电子束加热蒸发源采用超高真空兼容设计（CF35法兰），具有水冷、水冷温度检测、手动挡板、线性进样、高压接口、束流检测等功能。该蒸发源可以对棒状导电材料直接进行加热蒸发，也可采用多种材料的坩埚，对粉末、半导体以及绝缘体材料进行热蒸发。全部设计为自主开发完成，具有加热效率高、极限温度高的特点，可以完成熔点最高的金属钨的蒸发。该技术目前已在国内外多家高校和科研机构尝试性推广（中科院物理所、清华大学、北京大学、复旦大学、中国科技大学、华中科技大学、中科院武汉物数所、IBM实验室、匹兹堡大学等），收到一致好评。其主要技术指标为： 安装法兰: CF35 超高真空兼容性: 是 可烘烤至 200℃ 腔内直径: 34mm 腔内长度: 170mm~400mm可定制 源数量: 1 冷却方式: 水冷 束流检测范围: 0.1nA~10uA 灯丝电流: 0-2.5A 高压: 0-2500V 最高功率: 250W 蒸发温度: 高于 3000℃ 蒸发方式和尺寸： 源棒材 尺寸 (直径 1~4mm. 长度 20~100mm ) 金属坩埚 (钨、钼、钽可选；0.1cc、0.15cc、0.25cc、0.35cc、0.45cc).应用前景： 主要用于分子束外延系统以及其他超高真空设备中的高温金属材料、半导体材料等的热蒸发沉积。应用范围广，每年国内市场需求在百套以上。知识产权及项目获奖情况： 发明专利：201310052836.1

table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="600"tbodytrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "成果名称/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "高速外延片PL谱扫描成像仪/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "单位名称/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "北京中拓机械集团有限责任公司/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "联系人/p/tdtd width="177"p style="line-height: 1.75em "徐杰/p/tdtd width="161"p style="line-height: 1.75em "联系邮箱/p/tdtd width="187"p style="line-height: 1.75em "ct_kfjx@126.com/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "成果成熟度/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "□正在研发 √已有样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "合作方式/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "□技术转让 □技术入股 □合作开发 √其他/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong成果简介： /strong /pp style="text-align:center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/599fc25d-25b2-407e-9598-71f126d093d8.jpg" title="高速外延片PL谱扫描成像仪- 北京中拓.jpg" width="350" height="280" border="0" hspace="0" vspace="0" style="width: 350px height: 280px "//pp style="line-height: 1.75em " 高速外延片PL谱扫描成像仪利用线激光器激发荧光光谱，利用光谱仪及面阵EMCCD对线荧光采集和光谱分析。这种荧光光谱采集方式较传统点扫描方式，采集速度快，可在短时间内获得高密度点的光谱信息，即1分钟内实现4万点的扫描采集,采集速度提高20倍，波长测量重复精度优于± 0.5nm，光强度稳定性优于± 0.75%。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong应用前景： /strongbr/ 该设备主要用于LED半导体晶片的荧光光谱检测及太阳能晶片的检测，其中LED半导体晶片荧光光谱检测的市场年需求量约50台，市场销售额约为4000万元人民币，针对太阳能晶片荧光光谱测量领域，目前己有设备只能测得荧光光谱强度，并不能获得荧光光谱谱线形状，及光谱波长等细信息，该设备可快速获得太阳能晶片的荧光光强及光谱信息，具有独特的技术优势，预计太阳能晶片的市场年需求量约在20台左右，市场销售额约为2000万元人民币。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong知识产权及项目获奖情况： /strongbr/ 该产品获得3项发明专利：半导体晶片的高速荧光光谱检测装置、半导体晶片的托起装置、半导体晶片的检测装置。 br/ 该项目获得北京市科委“2014年首都科技条件平台科学仪器开发培育项目”的专项资金资助。/p/td/tr/tbody/tablepbr//p

2020年12月29日，华为数字能源产品线产业暨技术论坛在深圳成功召开，其中在30日的车载电源分论坛 “聚力高压化发展，共擎电动化未来”，吸引了新能源汽车行业上百位技术专家、企业代表、生态伙伴的参与。论坛上来自于行业组织、桩企头部企业、车企等代表就高压快充的发展趋势和未来机遇进行了较为深入的探讨。会议上，华为车载电源产品线总裁王超介绍了中国新能源汽车的超级快充趋势，并表示，预计2024年左右，基于1200V和1700V碳化硅器件的成熟，会帮助产业在7.5分钟快充体验上实现质的飞跃。碳化硅为第三代半导体的主要代表之一，拥有禁带宽度大、器件极限工作温度高、临界击穿电场强度大、热导率等显著的性能优势，在电动汽车、电源、军工、航天等领域备受欢迎，为众多产业发展打开了全新的应用可能性，被行业寄予厚望。那么，碳化硅究竟是何方神圣呢？性质优良的碳化硅材料碳化硅（SiC）又叫金刚砂，密度是3.2g/cm 3 ，天然碳化硅非常罕见，主要通过人工合成。按晶体结构的不同分类，碳化硅可分为两大类：αSiC和βSiC。在热力学方面，碳化硅硬度在20℃时高达莫氏9.2-9.3，是最硬的物质之一，可以用于切割红宝石；导热率超过金属铜，是Si的3倍、GaAs的8-10倍，且其热稳定性高，在常压下不可能被熔化；在电化学方面，碳化硅具有宽禁带、耐击穿的特点，其禁带宽度是Si的3倍，击穿电场为Si的10倍；且其耐腐蚀性极强，在常温下可以免疫目前已知的所有腐蚀剂。随着碳化硅单晶生长和加工技术的进步，碳化硅单晶抛光片产量在快速增长。碳化硅（SiC）作为发展最为成熟的第三代半导体，是半导体界公认的“一种未来的材料”，是发展第三代半导体产业的关键基础材料。预计在今后 5～10 年将会快速发展和有显著成果出现。碳化硅具有宽禁带、高击穿电场、高热导率、高电子饱和速率及高抗辐射性能的优点，可以突破硅作为基片的半导体器件性能和能力极限，是电力电子及微波射频器件的“CPU”、绿色经济的“核芯”，在新一代移动通信 、智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域有广阔的应用前景。碳化硅制备产业链宽禁带半导体晶片和器件的制备基本工艺流程同硅基半导体基本一致，大致可分为以下几个阶段：晶体生长、晶片加工、器件制备（包括有源层制备、欧姆接触、钝化层沉积等工艺段）、器件封装等。具体的碳化硅功率器件生产过程如下，1.碳化硅高纯粉料合成碳化硅高纯粉料是采用PVT法生长碳化硅单晶的原料，其产品纯度直接影响碳化硅单晶的生长质量以及电学性能。碳化硅粉料有多种合成方式，主要有固相法、液相法和气相法3种。其中，固相法包括碳热还原法、自蔓延高温合成法和机械粉碎法；液相法包括溶胶-凝胶法和聚合物热分解法；气相法包括化学气相沉积法、等离子体法和激光诱导法等。2.单晶衬底制备单晶衬底是半导体的支撑材料、导电材料和外延生长基片。生产碳化硅单晶衬底的关键步骤是单晶的生长，也是碳化硅半导体材料应用的主要技术难点，是产业链中技术密集型和资金密集型的环节。目前，SiC单晶生长方法有物理气相传输法（PVT法）、液相法（LPE法）、高温化学气相沉积法（HTCVD法）等。3.外延片生长碳化硅外延片，是指在碳化硅衬底上生长了一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶薄膜（外延层）的碳化硅片。实际应用中，宽禁带半导体器件几乎都做在外延层上，碳化硅晶片本身只作为衬底，包括GaN外延层的衬底。目前，碳化硅单晶衬底上的SiC薄膜制备主要有化学气相淀积法（CVD）、液相法（LPE）、升华法、溅射法、MBE法等多种方法。4.功率器件制造采用碳化硅材料制造的宽禁带功率器件，具有耐高温、高频、高效的特性。按照器件工作形式，SiC功率器件主要包括功率二极管和功率开关管。SiC功率器件与硅基功率器件一样，均采用微电子工艺加工而成。碳化硅产业链设备半导体制造离不开半导体设备，碳化硅产业链更是如此，其涉及的设备种类繁多。碳化硅的很多工艺段设备可以与硅基半导体工艺兼容，但由于宽禁带半导体材料熔点较高、硬度较大、热导率较高、键能较强的特殊性质，使得部分工艺段需要使用专用设备、部分需要在硅设备基础上加以改进。相关工艺及半导体制造设备如下，环节设备晶体生长碳化硅粉料合成设备碳化硅单晶生长炉晶体加工碳化硅多线切割机碳化硅研磨机碳化硅抛光机器件制备碳化硅外延炉分步投影光刻机涂胶显影机高温退火炉高温离子注入机溅射设备干法刻蚀机PECVDMOCVD高温氧化炉激光退火设备器件封装背面减薄机划片机国内碳化硅产业链企业目前整个碳化硅产业尚未进入成熟期，但国际厂商已实现多个环节规模量产技术瓶颈的突破，并已摩拳擦掌、即将掀起一场大战，而国内碳化硅产业仍处于起步阶段，与国际水平仍存在差距。不过，近年来国内已初步建立起相对完整的碳化硅产业链体系，IDM厂商中车时代电气、世纪金光、泰科天润、扬杰电子等，单晶衬底企业山东天岳、天科合达、同光晶体等，外延片企业天域半导体、瀚天天成等，部分厂商已取得阶段性进展。单晶衬底方面，目前国内可实现4英寸衬底的商业化生产，山东天岳、天科合达、同光晶体均已完成6英寸衬底的研发，中电科装备研制出6英寸半绝缘衬底。外延片方面，国内瀚天天成和天域半导体均可供应4-6英寸外延片，中电科13所、55所亦均有内部供应的外延片生产部门。器件方面，国内600-3300 V SiC SBD已开始批量应用，有企业研发出1200V/50A SiC MOSFET；泰科天润已建成国内第一条碳化硅器件生产线，SBD产品覆盖600V-3300V的电压范围；中车时代电气的6英寸碳化硅生产线也于今年1月首批芯片试制成功。模块方面，国内已开发出1200V/50-400A全SiC功率模块、600-1200V/100-600A混合SiC功率模块；今年9月18日，厦门芯光润泽国内首条碳化硅 IPM产线正式投产。碳化硅功率器件应用领域碳化硅功率器件不仅能够在直流、交流输电，不间断电源，工业电机等传统工业领域广泛应用，而且在新能源汽车、太阳能光伏、风力发电等领域具有广阔的潜在市场。碳化硅功率器件应用领域可以按电压划分：低压应用（600 V至1.2kV）：高端消费领域（如游戏控制台、等离子和液晶电视等）、商业应用领域（如笔记本电脑、固态照明、智能手机、电子镇流器等）以及其他领域（如医疗、电信、国防等）中压应用（1.2kV至1.7kV）：电动汽车/混合电动汽车（EV/HEV）、太阳能光伏逆变器、不间断电源（UPS）以及工业电机驱动（交流驱动AC Drive）等。高压应用（2.5kV、3.3kV、4.5kV和6.5kV以上）：风力发电、机车牵引、高压/特高压输变电等。由于能源和环境问题日益凸显，节能环保和低碳发展逐渐成为全球共识。降低能耗、提高能源使用效率是当今世界各国节能减排的重大举措。以碳化硅为代表的宽禁带半导体材料及功率器件被公认将成为电子电力应用的一次革命，受到世界各国政府与产业界的广泛关注和高度重视，将成为增长潜力巨大的战略性产业。碳化硅的检测碳化硅功率器件的生产离不开检测，只有通过对各个生产环节的检测才能不断提高良率和工艺水平。碳化硅的检测主要包括衬底检测、外延片检测、器件工艺、点穴参数、可靠性分析和失效分析。检测环节检测项目衬底检测抛光片几何尺寸、平整度、缺陷、位错、粗糙度、电阻率、金属沾污、有机污染物、显微结构观察、透射电镜、SIMS杂质成分分析外延片检测外延层厚度、成分、杂质、表面缺陷、位错、电阻率、金属沾污、SRP工艺等器件工艺Stepper曝光、掩模版制备、高能离子注入、氢离子注入、ICP干法刻蚀、A及Ti金属镀膜、介质膜钝化及刻蚀、激光退火、高温退火、SiC背面减薄、激光打标、晶圆测试电学参数静态、动态、反向、热阻、雪崩参数、 Data Sheet测试可靠性分析高温贮存、高温反偏、高温栅偏、机械振动、冲击、气密性试验、三综合试验箱等相关试验等失效分析样品制备、X-Ray、热点分析、IV- Curve、EMMI＆ OBRICH、FIB、红外热像、SAM等碳化硅相关标准无规矩不成方圆，只有有了规矩，有了标准，这个世界才变得稳定有序！标准是科学、技术和实践经验的总结。为在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动，即制定、发布及实施标准的过程，称为标准化。为规范碳化硅半导体材料的发展，相关组织和机构也出台了一系列的标准。（以下碳化硅标准只统计其作为半导体材料的现行相关标准）合计35项标准，其中国标7项，地方标准2项，联盟标准20项和行业标准6项。标准号标准名称T/IAWBS 008-2019SiC晶片的残余应力检测方法T/IAWBS 009-2019功率半导体器件稳态湿热高压偏置试验T/IAWBS 010-2019碳化硅单晶抛光片表面质量和微管密度检测方法-激光散射检测法T/IAWBS 011-2019导电碳化硅单晶片电阻率测量方法—非接触涡流法T/IAWBS 012-2019碳化硅单晶抛光片表面质量和微管密度测试方法——共焦点微分干涉光学法T/IAWBS 013-2019半绝缘碳化硅单晶片电阻率非接触测量方法T/IAWBS 001—2017碳化硅单晶T/IAWBS 002—2017碳化硅外延片表面缺陷测试方法T/IAWBS 003—2017碳化硅外延层载流子浓度测定_汞探针电容-电压法T/IAWBS 004—2017电动汽车用功率半导体模块可靠性试验通用要求及试验方法T/IAWBS 005—20186 英寸碳化硅单晶抛光片T/IAWBS 006—2018碳化硅混合模块测试方法T/IAWBS 007—20184H 碳化硅同质外延层厚度的红外反射测量方法T/CASA001-2018碳化硅肖特基势垒二极管通用技术规范T/CASA003-2018p-IGBT器件用4H-SiC外延晶片T/CASA004.1-20184H-SiC衬底及外延层缺陷 术语T/CASA004.2-20184H-SiC衬底及外延层缺陷 图谱T/CASA009-2019半绝缘SiC材料中痕量杂质浓度及分布的二次离子质谱检测方法T/CASA006-2020碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管通用技术规范T/CASA007-2020电动汽车用碳化硅（SiC）场效应晶体管（MOSFET）模块评测规范SJ/T 11499-2015碳化硅单晶电学性能的测试方法SJ/T 11500-2015碳化硅单晶晶向的测试方法SJ/T 11504-2015碳化硅单晶抛光片表面质量的测试方法SJ/T 11502-2015碳化硅单晶抛光片规范SJ/T 11501-2015碳化硅单晶晶型的测试方法SJ/T 11503-2015碳化硅单晶抛光片表面粗糙度的测试方法DB13/T 5118-20194H 碳化硅 N 型同质外 延片通用技术要求DB61/T 1250-2019SiC（碳化硅）材料半导体分立器件通用规范GB/T 32278-2015碳化硅单晶片平整度测试方法GB/T 31351-2014碳化硅单晶抛光片微管密度无损检测方法GB/T 30656-2014碳化硅单晶抛光片GB/T 30866-2014碳化硅单晶片直径测试方法GB/T 30867-2014碳化硅单晶片厚度和总厚度变化测试方法GB/T 30868-2014碳化硅单晶片微管密度的测定 化学腐蚀法GB/T 10195.1-1997电子设备用压敏电阻器 第2部分:空白详细规范 碳化硅浪涌抑制型压敏电阻器 评定水平E值得注意的是，目前新的《碳化硅单晶抛光片》国家标准正在征求意见，以替代GB/T 30656-2014标准，届时将有一批新的标准出台。国内碳化硅研究现状国内碳化硅半导体材料与国外企业的技术水平相差较大，但与前两代半导体技术不同，国内不少专家认为我国有望在以碳化硅为代表的第三代半导体领域实现弯道超车。《中国制造2025》和“十三五规划”也明确将碳化硅行业定位为重点支持行业。国家电网、中国中车、比亚迪、华为等国内企业也在加大针对碳化硅在智能电网、轨道交通、电动汽车、手机通信芯片等领域应用的投资。国内SiC单晶的研究始发于2000年，主要研究单位有中科院物理研究所、山东大学、中科院上海硅酸盐研究所、中电集团46所等。以相关的技术为基础，能批量生产单晶衬底的公司包括北京天科合达、山东天岳、河北同光等。目前，国内已经生产出6英寸SiC单晶，微管密度和国际产品相当，一定程度上可满足国内半导体器件制备的需求，但我国SiC单晶衬底质量与国际先进水平相比还存在巨大差距。SiC外延材料研发工作开始于“九五计划”，材料生长技术及器件研究均取得较大进展。主要研究单位有中科院半导体研究所、中电集团13所和55所、西安电子科技大学等，产业化公司主要是东莞天域和厦门瀚天天成。目前我国已研制成功6英寸SiC外延晶片，且基本实现商业化。可以满足3.3kV及以下电压等级SiC电力电子器件的研制。不过，还不能满足研制10kV及以上电压等级器件和研制双极型器件的需求。国内近年来西安理工大学、西安电子科技大学微电子所、中科院半导体所、上海硅酸盐所等单位一直坚持不懈进行碳化硅材料及其器件的研究，但从市场上市产品来看，多数为SiC肖特基二极管、其参数大致范围为：击穿电压为600V、1200V、1700V等级别。学术论文一定程度上可以反映出各高校的研究方向和研究水平，以中国知网的相关论文为参考，可以间接反映出国内碳化硅的研发情况。分别以主题为【碳化硅AND功率器件】、【碳化硅AND半导体】以及【碳化硅AND半导体】进行检索，结果如下，知网检索：主题=碳化硅AND主题=功率器件知网检索：主题=碳化硅AND主题=功率半导体知网检索主题=碳化硅AND主题=半导体从结果来看，西安电子科技大学、电子科技大学和浙江大学遥遥领先，在碳化硅研究领域，成果较多。SiC目前存在的问题尽管碳化硅功率器件应用前景广阔，但是目前受限于价格过高等因素，迄今为止，市场规模并不大，应用范围并不广，主要集中于光伏、电源等领域。在碳化硅单晶材料领域，存在大尺寸碳化硅单晶衬底制备技术仍不成熟；缺乏更高效的碳化硅单晶衬底加工技术；P型衬底技术的研发较为滞后等问题。在碳化硅外延材料领域，还有N型碳化硅外延生长技术有待进一步提高、P型碳化硅外延技术仍不成熟等问题亟待解决。在碳化硅器件应用领域，存在驱动技术尚不成熟；保护技术尚不完善；电路应用开关模型尚不能全面反映碳化硅功率器件的开关特性，尚不能对碳化硅器件的电路拓扑仿真设计提供准确的指导；电磁兼容问题尚未完全解决；电路拓扑尚不够优化等问题。在碳化硅功率模块领域，存在采用多芯片并联的碳化硅功率模块产生较严重的电磁干扰和额外损耗；在焊接、引线、基板、散热等方面的创新不足，功率模块杂散参数较大，可靠性不高；碳化硅功率高温封装技术发展滞后等问题。整体而言，碳化硅作为半导体材料的研发和应用尚处于发展状态，还有许多不足之处。SiC的可能替代材料虽然碳化硅受到的关注度越来越高，在未来的大功率、高温、高压应用场合将发挥传统的硅器件无法实现的作用，但却并不是终点。以金刚石、氧化镓、氮化铝、氮化硼等为代表的超宽禁带半导体材料（禁带宽度＞4.5 e V）的研究和应用，近年来不断获得技术的突破，未来有望打造具有更优异性能的功率器件，取代目前碳化硅的地位。氧化镓（Ga2O3）是一种新兴的功率半导体材料，其禁带宽度（4.9eV）大于碳化硅（约3.4eV），在高功率应用领域的应用优势愈加明显。尽管Ga2O3半导体材料具有良好的射频性能以及高功率等许多优势，但同时还具有很多需要克服的障碍。Ga2O3的导热率很低，这在高功率密度应用中尤为凸显。Ga2O3存在的另一个缺点就是缺乏p型掺杂机制，从理论上看，这可能会是一个影响其应用的根本问题。金刚石具有高硬度、超宽带隙、出色的载流子迁移率和优异的导热性能，是实现“后摩尔”时代电子、光电子和量子芯片的基础性材料之一，已是业界公认的“终极”半导体材料。具有如此多优良性能的半导体材料目前正成为国际竞争的新热点。近日，哈尔滨工业大学与香港城市大学、麻省理工学院等单位合作，在金刚石单晶领域取得重大科研突破，首次通过纳米力学新方法，通过超大均匀的弹性应变调控，从根本上改变金刚石的能带结构，为实现下一代金刚石基微电子芯片提供了一种全新的方法。

陕西知芯外延半导体有限公司（简称：知芯外延）于2022年在秦创原平台支持下成立，基于西安电子科技大学微电子学院的研发团队，企业研究的硅基四族外延晶圆打破了国外的设备、技术封锁，解决了我国的“卡脖子”技术，带动了我国高端光电探测器、硅光集成产业、超高速通讯器件等各个方向产品的升级。知芯外延主要研究具有硅基四族外延晶圆，在不同掺杂、厚度、纳米结构等参数下的成熟生长工艺，同时团队还研发出了基于硅锗外延晶圆的红外探测器芯片。目前企业生产的外延晶圆以硅基四族材料为主，包括硅基锗、硅基硅锗，硅基锗锡等，可应用于红外探测器、激光雷达、光通讯、三四族材料硅基衬底等各个领域。基于硅锗外延片的硅锗短波红外探测器，作为一种全新的短波探测器技术路径，其高集成度、低成本的优势，将能够成为代替传统材料实现短波红外大规模、各领域应用。在世界各国争相发展短波红外探测技术的当下，陕西知芯外延半导体为我国的技术突破持续发力。公司已入选陕西省光电子产业重点项目，并与多所研究院、军工单位达成合作。项目促进光电子产业创新链发展的同时，也为产业链的发展提供了核心技术支撑，助力西安走上“追光”路。

锑化物超晶格红外探测器具有均匀性好、暗电流低和量子效率较高等优点，其探测波长灵活可调，可以覆盖短波至甚长波整个红外谱段，是实现高均匀大面阵、长波、甚长波及双色红外探测器的优选技术，得到了国内外相关研究机构的关注和重视，近年来取得了突破性的进展。中国科学院上海技术物理研究所科研团队介绍了InAs/GaSb超晶格红外探测器的技术特点和发展历程，并对后续发展趋势作了初步的展望和探讨。相关研究内容以“锑化物超晶格红外探测器研究进展与发展趋势”为题发表在《红外与激光工程》期刊上。InAs/GaSb超晶格红外探测器的技术原理和特点超晶格是由两种晶格匹配良好的半导体材料交替重复生长而形成的周期性结构，每一层的厚度通常在纳米尺度。根据组成材料相互间能带排列特点，超晶格一般分为I类超晶格和II类超晶格。在III-V族化合物半导体中，InAs、GaSb、AlSb之间可组成不同类别的能带排列，GaSb/AlSb组成I类能带排列，InAs/GaSb、InAs/AlSb组成II类能带排列。特别的，InAs导带底能量比GaSb价带顶能量低约150 meV，当InAs和GaSb结合时，两者形成“破隙型”II类能带排列，电子被限制在InAs层中，而空穴被限制在GaSb层中。当两者组成超晶格时，相邻InAs和GaSb层中电子和空穴会由于相互作用分别形成电子微带和空穴微带，如图1所示。图1 InAs/GaSb超晶格能带简图电子微带与空穴微带的能量差即为超晶格的有效禁带宽度，随着InAs层和GaSb层厚度的改变而改变。对InAs/GaSb II类超晶格的能带结构进行计算和模拟，可以获得超晶格材料光电特性等信息。图2是InAs/GaSb超晶格的截止波长随InAs厚度变化关系，通过改变InAs层的厚度，可以调节超晶格的截止波长，实现短波红外、中波红外和长波红外等不同谱段的红外探测。图2 InAs/GaSb II类超晶格截止波长随InAs厚度变化关系（GaSb厚度为2.1 nm）总体来说，InAs/GaSb超晶格红外探测技术具有如下特点：1）改变周期厚度可以调节InAs/GaSb超晶格的禁带宽带（响应截止波长），因此，可以通过结构设计来灵活调节超晶格探测器的光电响应特性，响应波段可以覆盖短波至甚长波的整个红外谱段，并实现多色探测。2）InAs/GaSb超晶格结构可以吸收垂直入射光。理论计算表明，InAs/GaSb超晶格可达到与HgCdTe材料相当的吸收系数，因此具有较高的量子效率。3）在InAs/GaSb超晶格结构中，由于轻、重空穴带的分离，抑制了Auger复合速率。在理论上，InAs/GaSb超晶格比HgCdTe具有更高的探测率。4）相比HgCdTe材料，InAs/GaSb超晶格有更大的有效质量，有助于抑制长波探测器的隧穿暗电流。5）现代材料生长技术，如分子束外延技术，可以在单原子层精度上控制材料的生长，十分有利于材料性能的可控性、稳定性和可重复性。6）InAs/GaSb超晶格是III-V族化合物半导体材料，材料生长与器件工艺较为成熟，有利于实现大规格、高均匀性焦平面器件。锑化物超晶格焦平面探测器发展历程技术孕育阶段（20世纪80年代—21世纪初）该阶段主要是超晶格红外探测技术概念的提出、超晶格探测器性能的理论计算分析、超晶格材料外延生长和基本光电特性研究，初步证实了超晶格材料具有优良的红外探测性能。超晶格概念是20世纪70年代美国国际商用机器（IBM）公司的江琦、朱兆详等人提出的，指出电子在沿超晶格材料生长方向运动将受到超晶格周期势的影响，形成与自然界材料性能迥异的特性，分子束外延技术的发展又允许人们生长出高质量的超晶格材料。1977年，江琦、朱兆祥等人又提出了锑化物（InAs/GaSb）II类超晶格的概念。技术突破阶段（21世纪初—2010年）该阶段主要聚焦于突破高性能焦平面器件制备的关键技术。采用先进的异质结构抑制超晶格长波探测器的暗电流；研究超晶格材料的刻蚀和侧壁钝化技术，制备出超晶格面阵器件。长波探测是超晶格技术发展的一个重要方向，而降低暗电流是长波红外探测器研究工作的一个重要内容。对于锑化物超晶格探测器，利用其灵活的能带结构调节能力以及分子束外延低维材料生长能力，国外各研究机构设计、制备出了多种宽禁带势垒的探测器结构来抑制暗电流，如pπMn结构、CBIRD结构、nBn结构等。上述不同结构的基本思想是利用宽禁带势垒层与吸收区形成异质结，从而达到抑制产生-复合电流的效果。像元台面刻蚀与侧壁钝化是超晶格焦平面制备研究的一个重要内容。在台面侧壁，由于半导体周期性晶格结构的突然中断，会引起能带在表面的弯曲，从而使得接近表面的半导体层内形成电荷累积，甚至引起表面反型，这会导致在表面形成导电通道。另外，在刻蚀等工艺过程中产生的损伤、沾污或者氧化物等也可能引起表面势能的变化，在带隙内形成载流子陷阱，增加隧穿电流。随着超晶格探测器结构的不断优化，器件制备工艺水平的提升，基于高质量分子束外延超晶格材料，结合前期建立的红外焦平面技术（如读出电路、铟柱混成互联等），相关研究机构相继研制出了320×256、640×512、1024×1024等不同规格的超晶格红外焦平面。双色或多色探测器具备多谱段探测能力，可显著提升识别距离、抗红外干扰与抗伪装能力，是新一代焦平面探测器重点发展方向之一。锑化物超晶格材料能带灵活可调及宽谱响应的特性，使得其成为制备双色、多色探测领域的优选技术。各研究机构先后报道了基于该材料体系的中/中波、中/长波、长/长波双色焦平面探测器。技术发展阶段（2010年—至今）超晶格焦平面制备能力的提升在相关政府机构的支持下，西方技术先进国家突破了超晶格结构设计、材料生长、芯片制备工艺等关键技术，多家研发机构先后获得高性能的超晶格长波大面阵器件和双色焦平面器件。这些成果的取得也使人们充分认识到超晶格技术在红外探测领域的意义和价值。在此基础上，2011年，美国启动了“重要红外传感器技术加速计划（VISTA）”，这是一个由政府主导的，包括JPL、MIT林肯实验室、Sandia国家实验室、海军实验室等研究结构，以及休斯实验室、洛克-马丁公司、L3辛辛那提电子公司等行业领先公司的联合体，技术链涵盖了衬底制备、超晶格材料外延生长、焦平面芯片制备工艺、读出电路设计、超晶格组件集成等。在5年时间内，VISTA计划在高性能长波、中长波双色、超大面阵焦平面、高温工作（HOT）焦平面器件等多方面获得了进一步的发展。图3 （a）超晶格5 μm像元尺寸的SEM照片，（b）超晶格中波红外焦平面在160 K和170 K工作温度下成像示意图，（c）超晶格中长波双色野外成像图超晶格焦平面的工程应用随着制备能力和探测器性能的不断提高，超晶格红外焦平面开始了应用试验。2005年，德国IAF和AIM公司研制的中/中波超晶格双色焦平面探测器应用于欧洲大型运输机Airbus A400 M的多色红外预警系统（MIRAS）。图4 非洲某地区的可见（来源谷歌地图）和CTI红外成像图片（来自美国NASA国际空间站拍摄），Band 1为中波红外图像，Band 2为长波红外图像锑化物超晶格探测器的展望与思考碲镉汞是当前最成功的红外探测材料，其响应波段可以覆盖短波至甚长波的整个红外谱段，具有高的吸收系数和量子效率。由于碲镉汞非常低的肖特基-里德-霍尔（SRH）复合速率，少子寿命长，暗电流低，可以实现高性能红外探测器。碲镉汞的挑战主要来自于材料生长、芯片制备工艺等方面难度大及由此而带来的成品率和制备成本等问题。InAs/GaSb超晶格在谱段覆盖性方面和碲镉汞一样可以在短波至甚长波整个红外谱段内调节。与碲镉汞相比，超晶格红外探测器在量子效率和少子寿命还需要进一步的提升。但另一方面，InAs/GaSb超晶格属于III-V族化合物半导体，其物理化学性质较为稳定，超晶格焦平面在空间均匀性、时间稳定性等方面具有优势，同时，超晶格在材料、芯片的制备技术方面也具备更好的可控性。近年来，InAs/GaSb超晶格红外探测器取得了飞速的发展。在国外，超大规格、高像元密度、高温工作中波焦平面、高性能长波红外焦平面及双色焦平面等已先后获得突破，超晶格探测器也已初步获得航天应用。国内自“十二五”布局开展锑化物超晶格红外探测技术研究，相关研究单位先后在超晶格长波焦平面技术、双色焦平面技术等方面取得突破，初步形成了超晶格材料外延生长、芯片制备等技术能力和平台。后续，超晶格红外探测技术将在进一步提升材料基本性能（量子效率、少子寿命）的基础上，发展大规格和超大规格红外焦平面，高像元密度焦平面，甚长波和双色、多色探测器，高工作温度红外焦平面等。提升超晶格材料基本性能在少子寿命方面，在超晶格中，轻、重空穴带的分离抑制了俄歇复合过程，因此，理论上超晶格的少子寿命可以比碲镉汞更长。但目前InAs/GaSb超晶格的少子寿命一般小于100 ns，与碲镉汞相比有很大的差距，这主要是由于超晶格材料存在较强的SRH复合。InAs/InAsSb超晶格因表现出了更长的载流子寿命而颇受关注，但对于相同的探测波长，InAs/InAsSb超晶格的吸收系数较小；同时，InAs/InAsSb超晶格的空穴迁移率和扩散长度也较小。另一种新型超晶格材料——晶格匹配 InAs/GaAsSb超晶格展现出了优良的光电性能，计算表明，对于相同的探测波长，InAs/GaAsSb超晶格具有与InAs/GaSb超晶格相似的吸收系数。在量子效率方面，由于在超晶格中电子和空穴分别位于InAs和GaSb层中，吸收系数的大小与电子波函数和空穴波函数的交叠积分相关，从而导致器件的量子效率随波长增大而下降。目前中波红外超晶格探测器的量子效率可以实现70%~80%，长波器件的量子效率约30%~40%。提升长波、甚长波超晶格焦平面器件的量子效率是一个重要的研究课题。近年来，采用超表面微纳光子结构提升器件量子效率成为一个有效途径。与探测器集成的微纳光子结构主要包括一维、二维光子晶体、光栅、汇聚透镜、微腔结构等。近年来，美国麻省理工学院、空军实验室、JPL等在该方面开展研究并取得了较好的成果。超晶格红外焦平面发展趋势展望在焦平面器件发展趋势方面，将充分利用超晶格自身技术优势，发展高像元密度大面阵探测器、甚长波探测器、双色和多色探测器、高工作温度探测器及新型雪崩探测器等。在高像元密度大面阵器件发展方面，国际上超晶格外延材料尺寸已经达到6 in（1 in=2.54 cm），正向更大晶圆发展；像元尺寸已缩小至5 μm，最大规格达到6 K×4 K。国内已具备4~6 in超晶格外延材料生长和锑化物半导体探测器芯片制备能力，在小像元尺寸的台面芯片制备方面也具有技术基础。在甚长波红外探测器方面，关键在于降低器件暗电流，红外探测器的暗电流与少子寿命密切相关。因此，提升超晶格材料的少子寿命是一个重要的研究课题。晶格匹配InAs/GaAsSb新型超晶格材料有助于降低材料的深能级缺陷，从而提升少子寿命。降低器件暗电流的另一途径是运用InAs、GaSb、AlSb等材料间多样的能带排列方式，灵活设计出先进的抑制暗电流器件结构。最近，国外报道了14 μm超晶格甚长波焦平面探测器，采用先进势垒设计结构，大大地抑制了器件的暗电流。在实现高温工作超晶格红外探测器的研究方面，主要集中在设计和制备各种具有暗电流抑制功能的异质势垒结构器件。国外研究机构采用nBn等异质势垒结构，很好地将超晶格中波红外探测器的工作温度提升至150 K以上。在国外，高温工作的超晶格中波红外焦平面已经显示出了替代传统InSb器件的趋势。实现双色或多色探测是超晶格发展的一个重要发展方向。超晶格主要采用改变材料周期厚度来调节响应波长，采用分子束外延技术，只要改变InAs、GaSb单层的生长时间（改变层厚）就可以获得不同响应波长的超晶格材料，因此非常容易在一次外延生长过程中集成两个甚至多个响应不同波长的探测器材料结构。近期研究结果也表明，超晶格是实现双色或多色探测的优先技术。在新型探测器方面，锑化物超晶格雪崩探测器（APD）近年来也备受关注。美国伊利诺斯大学研究发现，InAs/GaSb超晶格的空穴/电子碰撞电离系数比可以近似为零，研制的电子雪崩型器件的增益为300时，过剩噪声因子小于1.2。该团队与美国雷神公司合作研制的电子雪崩型超晶格APD，在增益为500时，过剩噪声因子仍旧保持在接近于1的水平，表现出了极低的雪崩噪声特性。结论这项研究简要介绍了锑化物超晶格红外探测技术的技术特点、发展历程及其发展趋势。自InAs/GaSb超晶格红外探测器的设想被提出后，30多年来，通过结构设计优化和制备技术提升，国内外研究结构先后获得了一系列的大面阵、高温工作、长波、多色红外探测器，超晶格红外焦平面也表现出了高均匀性、高稳定性、高制备可控性等优势，并且在红外遥感成像等航空航天领域得到应用。今后，超晶格红外焦平面将向着更高的像素密度、更大的规格、更高的工作温度、甚长波、双色（多色）、雪崩器件等方向发展。

据“丽水井开区”消息，10月31日，浙江丽水市举行第十届“智汇丽水”人才科技峰会开幕式。开幕式上，丽水共签下10个重大项目，总投资超100亿元，包括中欣晶圆8至12英寸外延片项目、浙江广芯微电子6英寸高端特色硅基晶圆代工项目、江丰电子集成电路设备用关键零部件产业化以及正帆科技特气和检测等多个半导项目。其中，中欣晶圆8/12英寸外延片项目总投资40亿元，是日本Ferrotec集团继中欣晶圆杭州项目之后单体在中国投资的第二大项目，将在经开区布局年产120万枚8英寸特殊规格、年产240万枚12英寸外延片生产线、半导体研究院。据杭州中欣晶圆半导体股份有限公司董事长贺贤汉介绍，中欣晶圆丽水项目将于今年11月开工，明年12月投产，全部达产后年产值50亿元左右，未来还将加大投资和布局，打造成为丽水未来产业的样板工程，成为丽水生态产业中一张含金量最高的金名片。浙江广芯微电子6英寸高端特色硅基晶圆代工项目总投资24亿元，用地250亩，将建设年产240万片6英寸高端特色硅基晶圆代工生产线。项目达产后，可实现年产值22.3亿元。江丰电子集成电路设备用关键零部件产业化项目总投资10亿元，将建设年产6000套集成电路打新溅射设备零部件生产，达产后，预计可实现年产值15亿元。“丽水井开区”指出，浙江广芯微合作方深圳市民德电子科技股份有限公司与宁波江丰电子材料股份有限公司、上海正帆科技股份有限公司均是上市公司、半导体头部企业和链主型企业，项目总投资均在10亿元以上，进一步完善了芯片“材料、装备、设计、制造、封装、测试、应用”的全产业链布局。

根据热力学分子自由程理论，即使是达到标准大气压亿分之一的真空环境 （10-3 Pa），也存在着在一秒钟内彻底污染清洁样品表面的可能。对性质活泼的纳米材料表面，易潮解的氧化物以及对碳氢化合物亲合性比较好的样品，无论预处理如何精细，在把样品暴露环境的那一刻，整个表面就已经彻底改变。想要认识在此之前发生的过程对表面的影响也就无从谈起。因此一套互联表征仪器需要真正的具备原位表征能力。比较形象的理解如下图1所示，原位、特别是使役条件下的表征仪器，可以在一定程度上实现对材料在工况下的结构、化学组分等的研究，有利于理解所观测到的现象是由于何种原因所引起。因此，发展使役条件、生长环境中样品表面结构、化学性质检测是非常重要和必要的。图1. 不同观测条件下所研究对象的状态。从左到右分别是离线观测、准原位观测和使役条件下的观测。对于高质量的材料制备，其在各类基底上的生长可以理解是一个“催化反应”过程，催化反应的机理研究最大的困难在于表征设备和真实情况之间的鸿沟，如时间鸿沟、材料鸿沟、压力鸿沟、温度鸿沟等。实现真实反应条件下与各类表征平台的对接，从而达到高效表征，协同工作，减少测试周期，提高测试精确度和信息完整程度。对于目前研究的材料生长机理，关注重点包括前驱体在衬底上的初始状态、中间态、成核、扩散、聚集、相变、长大到单晶，分子束外延与扫描隧道显微镜的真空互联系统满足了上述需求，每一个过程所需要的信息包含结构形貌和化学组分。结构形貌：扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microscopy，STM）；化学组分：包含两部分，一是反应过程中所产生的、脱附的组分；另一个是留在衬底表面上的组分。前者可以用质谱仪来实时检测，后者可以用X-射线光电子能谱仪（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）来观测。各类设备的特点：1、 高温近常压STM优点：（1）工作气氛可到100mbar；（2）工作温度可达1300 K（真空）；10 mbar气氛下可达250 ºC；（3）快速扫描（大于10帧/秒）；（4）原位质谱联用；缺点：因高温高压而丧失部分分辨率，难以获得原子分辨；图2. （A）高温近常压STM的实物照片(图片来自材料科学与纳米技术中心，University of OSLO)；（B）SPECS的reactor STM的原位反应池和STM探头实物图；（C）石墨烯在金属表面的生长过程实时高压高温STM原位图片。图2（A）所示的反应STM（高温、近常压STM）位于挪威的奥斯陆大学（University of OSLO）材料科学与纳米技术中心，其制造商为Leiden Probe microscopy（The Reactor STM - Department of Chemistry (uio.no)）。笔者博士后期间所在的布鲁克海文国家实验室的CFN（功能纳米材料研究中心）也有一台同样配置的Reactor STM。主要包含HP stage（高压STM扫描部件），其中的反应池由于较小的体积可以非常快速的实现气氛与真空之间的转换；独特的控制器可以实现20帧/秒的速度；最优条件下最高气压可达5bar，最高温度可达300 ℃。另一款经典的reactor STM是SPECS Aarhus 150系统（SPM Aarhus 150 NAP | SPECS (specs-group.com)），SPM的扫描头安装于原位的反应池中，高温加热是以卤素灯为热源，其工作范围是超高真空中850 K，10 mbar气氛为550 K。图2B是该经典系统的实物图。此外，扫描头中搭配有进光口，可以实现光催化反应的原位监测。如图2C所示，在室温下，干净的Cu(111)表面上，甲烷吸附后无团簇形成，加热后在金属表面上逐渐形成小的团簇，并均匀的铺展在表面上，终止气体的通入，继续加热金属，可以观测到不同尺寸的石墨烯岛，再进一步升高衬底温度，小的岛会在表面上移动聚集形成较大尺寸的石墨烯，再通入甲烷气体，在边界上继续反应，使石墨烯岛长大逐渐形成单层石墨烯。2021年，美国Lawrence Berkeley National Laboratory表面催化反应的领军人物Miquel Salmeron与以色列Weizmann Institute of Science的Baran Eren在国际最知名的Chemical Review上发表了题为“高压扫描隧道显微镜”的综述文章，概述了在过去20年内，随着扫描隧道显微镜在表面催化领域中的发展，以晶体表面在mTorr到近常压的气体存在的条件下表面结构的变化为主题，提出了高压STM这一新工具在未来表面科学研究中的重要性。目前，全球近常压扫描隧道显微镜的厂家主要有SPECS、Leiden Probe等。国产扫描隧道显微镜设备目前依然以极低温为主。2、XPS图3. 将制备腔体与XPS联用，外加质谱检测。（A）真空样品制备腔与XPS一体化系统；（B）联用质谱；（C）近常压XPS原位检测示意图。XPS的发明贡献了两个诺贝尔物理学奖，其中1905年爱因斯坦解释了光电现象，并因此获得了1921年的诺贝尔物理学奖。瑞典物理学家Kai Siegbahn将XPS发展为一个重要分析技术，并获得了1981年的诺贝尔物理学奖。值得一提的是，其父亲Karl Siegbahn在1924年也获得过诺贝尔物理学奖“鉴于其发现并研究X-射线光谱-for his discoveries and research in the field of X-ray spectroscopy”。美国惠普公司于1969年制造了世界上首台商业单色X射线光电子能谱仪。1962年，Imperial College London的David Turner等人又研制了紫外光电子能谱仪（Ultraviolet photoelectron spectroscopy, UPS），利用紫外光研究价带电子状态，与XPS互相补充。XPS目前已经成为了一种常规的材料化学组分分析手段，由于其表面灵敏性，特别适合于表面分析，已经成为几乎所有高校和研究院所分析测试中心的标配仪器。与近常压STM相对应的，在表面反应中也需要近常压的XPS来实时探测表面化学组分的变化。我国第一台近常压XPS系统是由原中国科学院上海微系统与信息技术研究所的刘志研究员课题组搭建，该设备是基于SPECS的近常压系统进行定制化升级，能够实现在样品环境气压最高20 mbar的条件下的光电子能谱原位测量。样品最高可以加热到800K，能够满足大部分催化反应、固-气界面等研究。随着我国科研投入的不断加大，国家对基础科研和大科学装置中心的投入，表面科学研究团队的不断发展也得益于这一类先进表征技术的发展，包括上海光源、苏州纳米所的真空互联Nano-X等都建有非常全面的表面科学研究平台。图3A所示是包含样品制备系统的XPS，含离子源（用于清洗单晶表面）；加热台（除气、晶化表面）；各类蒸发源（包括金属、非金属等，材料生长）；LEED（低能电子衍射仪，表征样品晶化结构）；原位氧化系统等；在生长腔内靠近样品处导入收集管与质谱系统连接，实时分析样品制备过程中所产生物质的化学成分（图3B）。图3C是近常压XPS系统的示意图，可以在近常压的反应氛围下监测在材料生长过程中样品表面上发生的化学变化，与质谱信息相对应，实现化学组分的分析。3、低温STM（含q-Plus AFM功能）超高真空低温STM的优点为超高分辨率，可达亚Å。超高稳定性，4K液氦温度下可以实现谱学测量，如拓扑态、能带、缺陷态、边界态、电荷分布等的实空间测量。对于STM而言，只有在低温环境中实现谱学测量的条件下才真正发挥了其独一无二的功能。仪器实物图如图4A所示，包含扫描腔、制样腔和进样腔，其中扫描腔外部较高的不锈钢杜瓦是为储存如液氮、液氦等制冷剂以实现扫描头和样品的极低温，从而实现高质量图、谱测试。样品托和扫描头的改进满足多尺度研究，如低温条件下的原位沉积。图4B所示，在腔体外部所放置的蒸发源可以聚焦到样品表面，实现原位生长和原位观测，对于分子或小尺寸纳米颗粒有独特优势；除此之外，样品托上可以改装成包含栅极、电压、电流接口的模型器件，可以在电场条件下原位监测样品表面电学信号的改变。组合q-plus AFM实现单原子键成像：2009年瑞士苏黎世IBM研究中心L. Gross等人首次报道了利用在AFM针尖上吸附单个CO分子获得了具有化学键分辨的分子结构图像，如图4C（右）所示，从上到下分别是并五苯的分子结构，STM图和AFM图像，针尖修饰的AFM图像可以清晰的分辨出分子中的五个苯环（Science, 2009, 325, 1110）。图4. （A）低温扫描隧道显微镜实物图（Omicron）；（B） 上：可以进行原位沉积的扫描腔；下：可加电场的样品托设计图；（C）左：Q-plus AFM针尖托实物图（Omicron）；右：并五苯分子的结构示意图、STM和AFM图像；（D）C26H14在Ag(100)表面上加热后发生脱氢反应的产物STM和AFM图像。自此之后，STM研究领域又开辟了一个崭新的方向，也赋予了STM更加突出的化学键分辨优势。因此，目前许多低温STM系统中都选配qPlus AFM配件用于化学键的成像。如图4D所示是C26H14前驱体分子在Ag(100)表面上脱氢聚合过程中化学键的变化（Science, 2013, 340, 1434）。从STM图上仅仅可以看出形貌的变化（第一排），AFM图像可以清晰的分辨出过程产物的不同键合情况（第二排）。最近越来越多的研究工作表明q-Plus AFM在研究反应过程中间产物中所发挥出的独特作用。笔者在准备草稿时，7月14日第377卷Science中有两篇文章均是利用q-Plus AFM实现了可控的表面化学反应操控和表征，以及超高分辨的水合质子的结构区分。在qPlus非接触原子力显微镜领域中，我国科学家江颖教授长期致力于超高分辨的SPM系统的研制和开发，近年来在表面二维冰的结构和动力学研究中取得了一系列突破性成果。4、展望以光源、“Nano-X” 真空互联实验站为代表的大科学装置中心及各研究院、大学科研平台中，根据其科研特色和研究方向，逐渐形成了材料生长、测试分析、器件加工、性能表征等大型设备互联的科学装置。主要解决了超高真空中样品易氧化、低温样品稳定性等难题，具有传统超净间无法比拟的优势。完全排除了外界环境因素的干扰，实现原子尺度下材料的本征性质及器件性能的表征。对新材料，特别是下一代先进半导体材料、量子信息材料的制备与表征具有重要意义。我们也需要认识到，从光源、互联站、到分析测试中心，再到每一个课题组的平台设施，国外进口的设备占比不低于50%，特别是高端的制造和表征设备。随着我国科研投入的增加，创新型企业如雨后春笋般不断涌现，在表界面科学相关领域，如费勉仪器的分子束外延系统、低温样品台；玻色子的低温扫描隧道显微镜、中科艾科米的无液氦系统等，也逐渐在国内甚至国际的表界面、凝聚态物理、在位化学等研究领域崭露头角。也希望国内各大研究院、所、高校等在购置相关设备时，可以考虑国产厂商，一起参与到我国重大仪器设备的自主研发中。作者简介牛天超，北航杭州创新研究院（余杭）研究员。2013年博士毕业于新加坡国立大学，之后分别在中科院上海微系统所、美国布鲁克海文国家实验室、南京理工大学和上海交通大学从事研究工作。主要研究方向是基于分子束外延生长制备和扫描隧道显微镜表征的二维材料生长机理及表面功能化研究。第一及通讯作者在包括Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., 和Prog. Surf. Sci.等期刊发表研究论文及综述30余篇。目前正在筹建中法航空大学（筹）理学院新型量子物态平台。参考资料：1、M. Salmeron, B. Eren, High-pressure scanning tunneling microscopy. Chem. Rev. 121, 962-1006 (2021).2、F. Albrecht, S. Fatayer, I. Pozo, I. Tavernelli, J. Repp, D. Peña, L. Gross, Selectivity in single-molecule reactions by tip-induced redox chemistry. Science 377, 298-301 (2022).3、Y. Tian, J. Hong, D. Cao, S. You, Y. Song, B. Cheng, Z. Wang, D. Guan, X. Liu, Z. Zhao, X.-Z. Li, L.-M. Xu, J. Guo, J. Chen, E.-G. Wang, Y. Jiang, Visualizing eigen/zundel cations and their interconversion in monolayer water on metal surfaces. Science 377, 315-319 (2022).4、苏州纳米真空互联实验站5、K. Bian, C. Gerber, A. J. Heinrich, D. J. Müller, S. Scheuring, Y. Jiang, “Scanning probe microscopy”, Nat Rev Methods Primers 1, 36 (2021).6、L. Gross, F. Mohn, N. Moll, P. Liljeroth, G. Meyer, The chemical structure of a molecule resolved by atomic force microscopy. Science 325, 1110-1114 (2009).