【中國科學報】張曉東：扎根一線16年，從“小學徒”到“勞模工匠”
張曉東在超凈實驗室。受訪者供圖
今年對中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所（以下簡稱蘇州納米所）正高級工程師張曉東來說，可謂雙喜臨門。他不僅獲得“全國先進工作者”稱號，所在的微納加工技術(shù)創(chuàng)新團隊也榮獲中國科學院第六屆科苑名匠稱號。
時針撥回2009年，碩士畢業(yè)的張曉東剛加入蘇州納米所，就一頭扎進納米加工平臺，一干就是16年。
納米加工平臺是集半導體微納加工、檢測及封裝于一體的技術(shù)平臺，2009年正式對外開放，目前已擁有超1萬平方米超凈實驗室、各類半導體設備300余臺套，可滿足各類光電子器件、功率電子器件、微納器件、生物芯片及傳感器的研發(fā)需求。
從普通工藝員到技術(shù)骨干，張曉東見證了納米加工平臺的成長。“上述榮譽是對我們單位與團隊的認可?！睆垥詵|告訴《中國科學報》，激動之余，他思考更多的是如何傳承這種“工匠精神”。
“小學徒”到“老師傅”
“半導體制造是一個相對高端的產(chǎn)業(yè)，工藝水平和個人經(jīng)驗高度相關(guān)。書上看的和動手操作完全是兩碼事?！睆垥詵|告訴《中國科學報》。而16年前的他，除了一股干勁，專業(yè)技能和經(jīng)驗積累幾乎是“零”。
當時，作為納米加工平臺運維團隊的年輕工藝員，張曉東負責平臺的電子束金屬蒸發(fā)、化學機械研磨拋光、磁控濺射薄膜沉積等設備的日常運營管理。面對這些價值數(shù)百萬元的精密儀器設備，他常常“緊張到手心微微冒汗”。
“學習和業(yè)務能力提升成了第一要務?！睆垥詵|說。盡管當時作為普通工藝員的張曉東只負責幾臺設備，但深夜或周末，在燈火通明的實驗室里，經(jīng)常能看到他的身影。
蘇州納米所主持承擔的國家重大科學研究計劃項目“基于納米結(jié)構(gòu)的寬光譜高效太陽能電池關(guān)鍵科學問題研究”，需要依托納米加工平臺完成化合物半導體太陽能電池器件的研究。作為平臺一員，張曉東也參加了該項目。
“這對當時的我來說很有挑戰(zhàn)性。”張曉東回憶道，“做一顆太陽能電池芯片需要幾十個工藝步驟，從清洗材料到光刻，再到刻蝕、鍍膜等，僅光刻就要七八次，一般完成整個流程需要兩至三周。”
要實現(xiàn)良好的化合物太陽能電池芯片性能，襯底厚度至關(guān)重要?！霸奖∞D(zhuǎn)換效率越高、成本越低?！睆垥詵|介紹，芯片襯底減薄是一道必須突破的難關(guān)。兩英寸晶圓級芯片的InP、GaAs襯底要減薄到100微米至50微米。然而，因為材料特性和前期的工藝積累，隨著厚度減少，整個芯片變得異?！按嗳酢保徊涣羯窬颓肮ΡM棄。
“每一步的器件工藝都直接影響芯片制備的成敗，甚至影響項目的研發(fā)進度，風險、壓力、挑戰(zhàn)并存?！睆垥詵|說，在反復嘗試和多次失敗中，他積累了豐富的工藝開發(fā)經(jīng)驗，“正是這些磨礪豐富了我的認知，也提高了業(yè)務水平，讓我有了更新的起點”。
十余年堅守一線
在負責納米加工平臺系列半導體設備運營、管理之余，張曉東還積極參與工藝開發(fā)與積累、標準化工藝制定與推廣、技術(shù)培訓與人才培養(yǎng)等工作……納米加工平臺發(fā)展的每一個關(guān)鍵節(jié)點，都有他的身影。
“隨著時間積累和各種工作的歷練，我開始和團隊做一些開拓性工作?！睆垥詵|發(fā)現(xiàn)，隨著增強現(xiàn)實（AR）和虛擬現(xiàn)實（VR）等新型近眼顯示系統(tǒng)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的顯示芯片已無法滿足應用需求。
自發(fā)光的氮化鎵Micro-LED微顯示芯片具有高亮度、高效率、高分辨率、高色彩飽和度、小體積、低功耗等優(yōu)異特性，是AR/VR等近眼顯示系統(tǒng)的核心。然而，常規(guī)Micro-LED芯片制備都基于藍寶石襯底，當與硅基CMOS驅(qū)動晶圓集成時，由于熱膨脹系數(shù)差異，二者產(chǎn)生的膨脹或收縮程度不一樣，極易導致芯片破裂?！拔覀儓F隊創(chuàng)新性采用了硅襯底氮化鎵Micro-LED與硅基CMOS晶圓異質(zhì)集成，不僅能有效避免芯片集成的裂片問題，還兼容標準的半導體制造工藝，適合大規(guī)模量產(chǎn)?！睆垥詵|介紹，他們結(jié)合高效量子點色彩轉(zhuǎn)換技術(shù)，利用特殊光學特性，將一種顏色的光高效轉(zhuǎn)換為另一種顏色，實現(xiàn)了性能優(yōu)異的單片集成式全彩Micro-LED微顯示芯片制備。
瞄準科研和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，張曉東帶領團隊建成了國內(nèi)首條開放性8英寸氮化鎵Micro-LED工藝線，加速了高端Micro-LED微顯示芯片國產(chǎn)化進程，進一步提高了納米加工平臺的影響力。
10余年間，張曉東見證了納米加工平臺的發(fā)展。目前，平臺每年支撐數(shù)百家高校、科研院所和企業(yè)的科學研究、技術(shù)開發(fā)和人員培訓等，為新一代信息科技發(fā)展輸送了大量技術(shù)與人才，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)增加產(chǎn)值數(shù)十億元。
“現(xiàn)在日益強大的納米加工平臺已經(jīng)在回饋社會?！倍鴱垥詵|依舊投身實驗室一線，攻克更多新型半導體元器件關(guān)鍵技術(shù)。
“工匠精神”代代傳
“‘勞模精神、工匠精神’在科研領域尤其重要，對事物、問題的堅守執(zhí)著、專業(yè)專注、精益求精、一絲不茍都是做好科研工作必備的素質(zhì)?！睆垥詵|深入思考了科研工作者的責任和擔當，“認真努力做好本職工作的同時，還要不斷提高專業(yè)技能和自身素養(yǎng)，開拓進取、大膽探索、勇于創(chuàng)新?！?/p>
張曉東在總結(jié)自己“攻關(guān)秘籍”的同時，也在思考如何將“工匠精神”傳承下去。
張曉東格外注重培養(yǎng)學生的主觀能動性。“必須將年輕人的內(nèi)在驅(qū)動力與外在科研規(guī)范相結(jié)合，使他們兼具創(chuàng)新精神與學術(shù)操守。同時，還要恪守科研工作的嚴謹性，確保數(shù)據(jù)真實可靠、實驗可重復、論文無學術(shù)不端，守得住底線?！睆垥詵|說，此外還得有甘坐“冷板凳”的精神和挑戰(zhàn)“不可能”的勇氣。當然，身心健康也非常關(guān)鍵，這是實現(xiàn)一切的基礎和保障。
張曉東一直在身體力行地傳遞“工匠精神”?！拔医?jīng)常告訴學生，要將個人興趣與國家發(fā)展相結(jié)合，努力做終身學習者，力爭成為知識型、技能型、創(chuàng)新型的勞動者。”
一手抓科研、一手抓教學，張曉東前行的腳步始終沒有停下。
“我國近年來雖然在新型半導體材料與器件、芯片等領域取得了長足發(fā)展，但量還不夠大、面還不夠廣，要做到全面領先、超越，還需要共同努力?！睆垥詵|說，“我們將依托平臺優(yōu)勢，力爭在超寬禁帶半導體、化合物半導體材料與器件、半導體材料與芯片異質(zhì)異構(gòu)集成等領域作出貢獻?！?/p>
附件下載：
