项目简介
SPM是在原子尺度上研究纳米材料和结构的局域特征以及新奇量子材料的电子态的最有力的工具之一。郇庆技术团队多年的攻关研究,已经完全掌握了SPM的核心技术;完全依靠自行设计、国内加工,研制完成了高稳定、超低噪声的SPM系统。该系统的关键指标,均达到或优于国际主流商业化产品。但是要深入解释量子层次的物性,仅有原子分辨还远远不够。更低的温度、更强的磁场、更高的真空、更多辅助手段的集成如光谱、输运的测量的集成、时间分辨、分辨率更高的原子力显微镜与SPM的结合势在必行。 本项目前期得到了多项支持,已经开发出多种成熟的部件产品和成套系统产品,并已在清华大学、中山大学等国内多个高校和研究院所成功推广。 高真空STM/SPM系统,由于各部件技术环节要求高,生产、组装、测试都环节具备很强的专业性,目前国内现有存量设备基本都是国外进口,目前面临整机系统及关键部件欧美禁运的威胁。而我国在相关领域研发基金投入的逐年加大,预计未来3年内,STM/SPM基础产品,相关产品(MBE等)及关键部件的国内市场需求有3-5亿/年。 团队专注于纳米表征类科学装置及关键部件的研发、设计及生产,前期获得了20余项实用技术专利,经过两年的科技成果转化,积累了良好的技术基础和丰富的制造经验。现已达到小批量生产组装关键部件,及生产大型系统装置的能力。本项目2018年已经在怀柔科学城转化落地,目前团队人员15人,其中研发人员9人,2018年实现销售收入300万元,预计2019年实现销售收入超过1000万元。现已具备年产100套蒸发源及10套纳米表征科学装置的年生产能力。 目前已在SPM及相关领域完成多种性能稳定,性价比极高的部件和集成系统的产业化,主要有K-cell蒸发源、E-beam蒸发源、碱金属蒸发源、低温蒸发源、温度控制器、针尖腐蚀仪、SPM扫描探头、超高真空变温扫描隧道显微镜系统(MBE)、原子层沉积系统(ALD)、光学兼容超高真空低温扫描探针显微镜-分子束外延联合系统(UHV-LT-SPM-MBE system)、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(Combi-LMBE-STM)等。其中K-cell蒸发源、E-beam蒸发源、碱金属蒸发源、温度控制器、针尖腐蚀仪、SPM扫描探头、ALD系统、MBE系统已经有稳定的商业客户群。大型的系统UHV-LT-SPM-MBE system、Combi-LMBE-STM现在为实验室测试验证阶段,实验数据显示综合性能良好,多种数据优于国际先进的仪器,目前受制于生产这些大型系统需要投入大量的场地、生产设备和资金,暂未形成产品的商业化及推广。 未来2-3年,团队将注重产品的规模化和多样化生产,力求研发出多种SPM关键部件及技术参数更优的大型纳米表征科学装置,全面突破欧美国家对中国的产品禁运。
应用领域
SPM的应用领域是宽广的。无论是物理、化学、生物、医学等基础学科,还是材料、微电子等应用学科都有它的用武之地。 同其它表面分析技术相比,SPM 有着诸多优势,不仅可以得到高分辨率的表面成像,与其他类型的显微镜(光学显微镜,电子显微镜)相比,SPM扫描成像的一个巨大的优点是可以成三维的样品表面图像,还可对材料的各种不同性质进行研究。同时,SPM 正在向着更高的目标发展, 即它不仅作为一种测量分析工具,而且还要成为一种加工工具, 也将使人们有能力在极小的尺度上对物质进行改性、重组、再造。SPM 对人们认识世界和改造世界的能力将起着极大的促进作用。同时受制其定量化分析的不足,因此SPM 的计量化也是人们正在致力于研究的另一重要方向,这对于半导体工业和超精密加工技术来说有着非同一般的意义。
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