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【中国科学报】高性能氧化锌磁控溅射靶材产业化团队 “用户认可不逊于实验室新发现”
作者:,日期:2019-06-06

  ■本报记者 沈春蕾

  “听说北京冬奥会国家速滑馆‘冰丝带’Low-E幕墙玻璃生产使用了我们的靶材?”

  “是的。‘冰丝带’项目最大难点在于同时满足可见光的高透性和好的热加工性能,我们特制的双银可钢的Low-E玻璃用了你们的靶材达到了上述的效果。Low-E玻璃表面的镀膜层具有对可见光高透过及对红外线高反射的特性,具有优异的建筑节能效果和良好的透光性,国内能开发出这样靶材的公司寥寥无几。”

  “你们说话是最靠谱的,技术是最过硬的。”

  “好材料如同千里马,好技术如同好骑手。强强联合。”

  ……

  每次收到客户的认可,彩票赌博网游戏(以下简称宁波材料所)研究员杨晔总会仔细地保存下来,对他来说这些认可不逊于在实验室里的新发现。

  这些年从事成果转化工作,让杨晔从实验室里少言寡语的科研人员转变为技术型谈判专家,他告诉《中国科学报》:“我现在花不少精力协助销售团队做市场和销售,但技术仍是我与客户沟通的桥梁,先让客户认可我们的技术,然后认可我们的团队,进而把订单交给我们。”

  小而美、小而精的材料

  5月30日,记者来到宁波材料所高性能氧化锌磁控溅射靶材产业化项目基地,看到一根根空心圆柱状的镀膜靶材,井然有序地摆在生产靶材的车间。杨晔向记者介绍道:“靶材支撑下游千亿规模的产业。”

  根据中国电子材料行业协会数据显示,2016年全球高纯溅射靶材市场规模约113.6亿美元,其中平板显示(含触控屏)用靶材38.1亿美元、半导体用靶材11.9亿美元、太阳能电池用靶材23.4亿美元、记录媒体靶材33.5亿美元。到2020年,全球高纯溅射靶材市场规模将超过160亿美元,年复合增长率达13%。

  近年来,磁控溅射靶材是国家鼓励和发展的新材料产业。此前,一方面,由于我国高端靶材一直受制于人,存在产业安全的隐患,急需破解高致密度、高纯度、掺杂均匀、晶粒细小均匀、高电导率、高绑定率靶材的制备技术难题;另一方面,靶材行业缺乏理解、引领客户需求且懂新材料应用的专业化研发支撑队伍。

  杨晔指着地上一粗一薄两个靶材样品,考起了记者:“厚的是我们要交给客户的产品,薄的是客户使用完退还我们重复加工的靶材,靶材之所以从厚变薄,消失的材料去哪里了呢?”

  随后,杨晔解释道,磁控溅射的工作原理简单说就是利用磁场与电场交互作用,氩离子轰击靶材表面,同时也把动能传导进去,随后靶材表面的原子就被轰击出来,从不同角度飞向基片,在其表面凝集沉积形成一层薄膜。

  “这层薄膜非常薄,往往都在纳米量级,是人类肉眼看不见的,而一支10毫米厚的靶材所镀的薄膜面积可达几万甚至十几万平方米,镀膜后产生的价值远超过靶材本身的价值,靶材起的作用非常关键,所以我常将靶材称为小而美、小而精的材料。”杨晔说,“别小看这些薄膜材料,它们是很多功能器件得以大显神威的核心材料。”

  从0到1,从1到100

  2006年,杨晔博士毕业后来到宁波材料所工作,在研究员宋伟杰的带领下组建团队,开始从事氧化锌磁控溅射靶材的研发。他回忆道:“我们花了5年时间成功研制出大尺寸高性能氧化锌平面靶材。”

  2012年,杨晔所在的科研团队掌握了氧化锌平面靶材批量制备技术,开始寻求产业化的出路。“我们在实验室完成了从0到1的过程,这是一个从无到有的过程,固然令人兴奋,但从1到100则需要实现从科研到产业化的跨越,还有很长一段路需要坚持走下去。

  于是,由宁波材料所参与共建的宁波森利电子材料有限公司于2014年成立,公司很快就建成了一条氧化锌靶材中试生产线,推动实验科研成果实现转化。

  杨晔告诉记者:“在实验室里,我们不仅突破了多项技术难点,还研制出第一块2英寸的磁控溅射靶材,在中试阶段,我们先后解决了从小尺寸到大尺寸、从小规模到大规模、工艺从复杂到简单以及如何提升生产效率等一系列的问题。”

  这期间,宁波材料所高性能氧化锌磁控溅射靶材产业化团队还先后参加了多个创业大赛,引起宁波地方政府的高度关注,并得到了相关产业化的支持,最终促成了宁波森利电子材料有限公司的成立。

  面对客户的需求,团队开始了技术革新。2016年,团队建成一条氧化锌旋转靶材生产线,这时候靶材也从片状变成记者所见到的圆柱状。“旋转靶材比片状靶材溅射更均匀,也提升了镀膜的生产效率。”杨晔向记者解释了靶材形状变化的根源。

  赢得国内外客户青睐

  截至2019年5月,有一家客户使用宁波森利电子材料有限公司多批次靶材累计镀膜面积600万平方米、相关镀膜产品销售额超2亿元,取得了良好的经济效益。

  “我一开始都不知道怎么跟客户交流。”杨晔如今仍记得自己最开始跑业务时的窘境,“那就聊技术吧,技术我在行,企业也能听懂,一来二去就会要求试用样品,用一阵子就会直接下订单。”

  2018年,高性能氧化锌磁控溅射靶材产业化团队得到中科院STS双创项目支撑。“也许公司无人知晓,但宁波材料所、中科院,业内都知道,我们也算是有‘后台’的。”杨晔笑着说道,从2015年以来,宁波森利电子材料有限公司销售平均增长超过500%,不仅成为多家国内客户的供应商,如台玻集团、福耀集团、南玻集团,产品还销往海外市场。

  然而,这一切背后都离不开科研团队有力的技术支撑和扎实的技术攻关。在宋伟杰的带领下,团队还针对下游镀膜客户所面临的难题开展技术攻关,从材料设计、镀膜工艺、测试表征等方面提出相应的解决方案。

  “团队上下都非常给力,公司利用他们提供的详实数据与客户对话,赢得了客户们的信任,有力地支撑了公司的产品销售。”团队成员之一兰品军于2014年受宁波材料所委派,进入宁波森利电子材料有限公司,开展氧化锌磁控溅射靶材的产业化工作。

  “由于客户镀膜产线的设备更新,旋转靶材逐渐替代平面靶材成为一种趋势,因此能否在较短的时间里尽快开发出旋转靶材关乎公司的生死存亡。这项重任就落到了兰品军身上。”杨晔觉得兰品军是一位非常敬业的技术人员,“在研发过程中,由于靶材加工周期比较长,为了确定新的参数,他经常加班到凌晨两三点才回家,带领工人一起彻底解决了许多‘卡脖子’的工艺问题。”

  正是有这样一群执着的技术团队,公司已经建成了三大生产线:粉末冶金产线、等离子热喷涂产线、靶材绑定产线。杨晔介绍,未来团队还将利用前期技术积累,研制面向光电类器件应用的多种新型氧化物靶材,进一步支撑下游镀膜产业发展。

  (原文发布于2019年6月6日《中国科学报》第6版)

  【原文链接】http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/6/346633.shtm