张晓东在超净实验室。受访者供图

■本报见习记者 赵宇彤

今年对中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所（以下简称苏州纳米所）正高级工程师张晓东来说，可谓双喜临门。他不仅获得“全国先进工作者”称号，所在的微纳加工技术创新团队也荣获中国科学院第六届科苑名匠称号。

时针拨回2009年，硕士毕业的张晓东刚加入苏州纳米所，就一头扎进纳米加工平台，一干就是16年。

纳米加工平台是集半导体微纳加工、检测及封装于一体的技术平台，2009年正式对外开放，目前已拥有超1万平方米超净实验室、各类半导体设备300余台套，可满足各类光电子器件、功率电子器件、微纳器件、生物芯片及传感器的研发需求。

从普通工艺员到技术骨干，张晓东见证了纳米加工平台的成长。“上述荣誉是对我们单位与团队的认可。”张晓东告诉《中国科学报》，激动之余，他思考更多的是如何传承这种“工匠精神”。

“小学徒”到“老师傅”

“半导体制造是一个相对高端的产业，工艺水平和个人经验高度相关。书上看的和动手操作完全是两码事。”张晓东告诉《中国科学报》。而16年前的他，除了一股干劲，专业技能和经验积累几乎是“零”。

当时，作为纳米加工平台运维团队的年轻工艺员，张晓东负责平台的电子束金属蒸发、化学机械研磨抛光、磁控溅射薄膜沉积等设备的日常运营管理。面对这些价值数百万元的精密仪器设备，他常常“紧张到手心微微冒汗”。

“学习和业务能力提升成了第一要务。”张晓东说。尽管当时作为普通工艺员的张晓东只负责几台设备，但深夜或周末，在灯火通明的实验室里，经常能看到他的身影。

苏州纳米所主持承担的国家重大科学研究计划项目“基于纳米结构的宽光谱高效太阳能电池关键科学问题研究”，需要依托纳米加工平台完成化合物半导体太阳能电池器件的研究。作为平台一员，张晓东也参加了该项目。

“这对当时的我来说很有挑战性。”张晓东回忆道，“做一颗太阳能电池芯片需要几十个工艺步骤，从清洗材料到光刻，再到刻蚀、镀膜等，仅光刻就要七八次，一般完成整个流程需要两至三周。”

要实现良好的化合物太阳能电池芯片性能，衬底厚度至关重要。“越薄转换效率越高、成本越低。”张晓东介绍，芯片衬底减薄是一道必须突破的难关。两英寸晶圆级芯片的InP、GaAs衬底要减薄到100微米至50微米。然而，因为材料特性和前期的工艺积累，随着厚度减少，整个芯片变得异常“脆弱”，一不留神就前功尽弃。

“每一步的器件工艺都直接影响芯片制备的成败，甚至影响项目的研发进度，风险、压力、挑战并存。”张晓东说，在反复尝试和多次失败中，他积累了丰富的工艺开发经验，“正是这些磨砺丰富了我的认知，也提高了业务水平，让我有了更新的起点”。

十余年坚守一线

在负责纳米加工平台系列半导体设备运营、管理之余，张晓东还积极参与工艺开发与积累、标准化工艺制定与推广、技术培训与人才培养等工作……纳米加工平台发展的每一个关键节点，都有他的身影。

“随着时间积累和各种工作的历练，我开始和团队做一些开拓性工作。”张晓东发现，随着增强现实（AR）和虚拟现实（VR）等新型近眼显示系统的快速发展，传统的显示芯片已无法满足应用需求。

自发光的氮化镓Micro-LED微显示芯片具有高亮度、高效率、高分辨率、高色彩饱和度、小体积、低功耗等优异特性，是AR/VR等近眼显示系统的核心。然而，常规Micro-LED芯片制备都基于蓝宝石衬底，当与硅基CMOS驱动晶圆集成时，由于热膨胀系数差异，二者产生的膨胀或收缩程度不一样，极易导致芯片破裂。“我们团队创新性采用了硅衬底氮化镓Micro-LED与硅基CMOS晶圆异质集成，不仅能有效避免芯片集成的裂片问题，还兼容标准的半导体制造工艺，适合大规模量产。”张晓东介绍，他们结合高效量子点色彩转换技术，利用特殊光学特性，将一种颜色的光高效转换为另一种颜色，实现了性能优异的单片集成式全彩Micro-LED微显示芯片制备。

瞄准科研和产业发展需求，张晓东带领团队建成了国内首条开放性8英寸氮化镓Micro-LED工艺线，加速了高端Micro-LED微显示芯片国产化进程，进一步提高了纳米加工平台的影响力。

10余年间，张晓东见证了纳米加工平台的发展。目前，平台每年支撑数百家高校、科研院所和企业的科学研究、技术开发和人员培训等，为新一代信息科技发展输送了大量技术与人才，推动相关产业增加产值数十亿元。

“现在日益强大的纳米加工平台已经在回馈社会。”而张晓东依旧投身实验室一线，攻克更多新型半导体元器件关键技术。

“工匠精神”代代传

“‘劳模精神、工匠精神’在科研领域尤其重要，对事物、问题的坚守执着、专业专注、精益求精、一丝不苟都是做好科研工作必备的素质。”张晓东深入思考了科研工作者的责任和担当，“认真努力做好本职工作的同时，还要不断提高专业技能和自身素养，开拓进取、大胆探索、勇于创新。”

张晓东在总结自己“攻关秘籍”的同时，也在思考如何将“工匠精神”传承下去。

张晓东格外注重培养学生的主观能动性。“必须将年轻人的内在驱动力与外在科研规范相结合，使他们兼具创新精神与学术操守。同时，还要恪守科研工作的严谨性，确保数据真实可靠、实验可重复、论文无学术不端，守得住底线。”张晓东说，此外还得有甘坐“冷板凳”的精神和挑战“不可能”的勇气。当然，身心健康也非常关键，这是实现一切的基础和保障。

张晓东一直在身体力行地传递“工匠精神”。“我经常告诉学生，要将个人兴趣与国家发展相结合，努力做终身学习者，力争成为知识型、技能型、创新型的劳动者。”

一手抓科研、一手抓教学，张晓东前行的脚步始终没有停下。

“我国近年来虽然在新型半导体材料与器件、芯片等领域取得了长足发展，但量还不够大、面还不够广，要做到全面领先、超越，还需要共同努力。”张晓东说，“我们将依托平台优势，力争在超宽禁带半导体、化合物半导体材料与器件、半导体材料与芯片异质异构集成等领域作出贡献。”