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全球最大納米真空實驗站落戶蘇州 集器材製備和測試功能於一體

世界首個集材料生長、器件製備、測試分析爲一體的納米領域大科學裝置——納米真空互聯綜合實驗站正在我國江蘇蘇州工業園區建設。實驗站一期於2014年開始建設,預計2018年建成,建設經費3.2億元,整個實驗站的總預算爲15億元。

正在建設中的這個納米實驗站是目前世界上最大的真空互聯科研裝置。其總體方案是:用總長近500米的超高真空管道,將上百臺用於材料生長、器件製備、測試分析的大型儀器設備互聯,實現樣品在不同設備之間傳送時其表面不被氧化、沾污,不被外界大氣環境所破壞。中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所研究員、納米真空互聯實驗站常務副總指揮丁孫安說,實驗站通過超高空間分辨、時間分辨、能量分辨、質量分辨等的高端能力儀器設備,對物質的“本徵性質”進行研究,從而實現量子材料的設計、製備和表徵,後摩爾時代器件加工和測試分析,同時開展新材料、新工藝、新結構和新功能的開發和研究,以及形成第三代半導體工藝包。

納米真空互聯實驗站是依託中科院蘇州納米所,聯合清華大學薛其坤院士團隊、中科院大連化學物理研究所包信和院士團隊建設的。一期建設由中科院、江蘇省、蘇州市和蘇州工業園區共建,從2014年開始建設,預計2018年建成,建設經費3.2億元。一期建成後將連接30多臺設備,形成100米的真空管道。整個實驗站的總預算是15億元。

丁孫安指出,實驗站力圖通過超高真空條件下的互聯集成和若干重大項目驗證,突破現有儀器設備的功能限制,實現材料製備、測試分析與微納加工工藝等方面協同效應,爲科研和戰略性新興產業發展提供先進的開放平臺。

“這個實驗裝置是在類似太空的全真空環境下的納米器件研發平臺,相當於把現有的加工設備統一搬到太空。”丁孫安說。

“未來電子元器件將發展到納米級,也就是納電子,器件尺寸越來越小,集成度越來越高,可以提高器件性能。但是那麼小的器件以目前的工藝還有很多效應無法解決,不能完成新型器件的製造。所以未來生產納米甚至以下級別的器件需要一種全新的技術路線。”丁孫安說。

“在納米科學技術研究中許多問題不能只靠一種手段解決,需要多種手段、多臺設備聯合解決。同一個材料樣品在不同設備之間轉換,暴露在空氣中,性能就會發生變化,納米真空互聯裝置把很多設備都集中在同一個平臺上,減少了很多影響器件的因素,並且能省去很多不必要的工藝環節,從而節約成本,器件質量也會大大提高。”丁孫安說。

他表示,納米真空互聯實驗站不僅可以開展硬件研製,也能開發新的工藝,超導器件、半導體器件等對錶面敏感的材料器件都可以在這裏製造,可實現量子材料的設計、製備,這樣就可以用於製造強大的量子計算機。科學家可以利用這套裝置,生產很多更智能化、更可靠、更小型的器件,可應用於通訊、信息、人工智能等領域。由於降低了成本,未來普通人也可以使用更高端小巧的設備。

實驗站建成後將形成一個國際頂尖納米科技人才的聚集高地,對地方經濟、科技具有很強的帶動與輻射作用;實驗站設備大多數需要自主研發和設計改造集成,可大大提升中國重大儀器設備的研製水平。

中科院納米所所長楊輝說,在此建設納米真空互聯實驗站,是力圖通過真空條件下的互聯集成和若干重大項目驗證,突破現有儀器設備的功能限制,實現材料製備、測試分析與微納加工工藝等方面協同效應,爲科研和戰略性新興產業發展提供先進的、開放性的平臺。