世界首個(gè)集材料生長、器件制備、測試分析為一體的納米領(lǐng)域大科學(xué)裝置——納米真空互聯(lián)綜合實(shí)驗(yàn)站正在我國江蘇蘇州工業(yè)園區(qū)建設(shè)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)站相當(dāng)于在太空建設(shè)了一個(gè)全真空的納米器件研發(fā)平臺(tái)。

正在建設(shè)中的這個(gè)納米實(shí)驗(yàn)站是目前世界上最大的真空互聯(lián)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(tái)用于材料生長、器件制備、測試分析的大型儀器設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)樣品在不同設(shè)備之間傳送時(shí)其表面不被氧化、沾污，不被外界大氣環(huán)境所破壞。中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員、納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)站常務(wù)副總指揮丁孫安說，實(shí)驗(yàn)站通過超高空間分辨、時(shí)間分辨、能量分辨、質(zhì)量分辨等的高端能力儀器設(shè)備，對物質(zhì)的“本征性質(zhì)”進(jìn)行研究，從而實(shí)現(xiàn)量子材料的設(shè)計(jì)、制備和表征，后摩爾時(shí)代器件加工和測試分析，同時(shí)開展新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)和新功能的開發(fā)和研究，以及形成第三代半導(dǎo)體工藝包。

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“這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置是在類似太空的全真空環(huán)境下的納米器件研發(fā)平臺(tái)，相當(dāng)于把現(xiàn)有的加工設(shè)備統(tǒng)一搬到太空?！倍O安說。

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納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)站是依托中科院蘇州納米所，聯(lián)合清華大學(xué)薛其坤院士團(tuán)隊(duì)、中科院大連化學(xué)物理研究所包信和院士團(tuán)隊(duì)建設(shè)的。一期建設(shè)由中科院、江蘇省、蘇州市和蘇州工業(yè)園區(qū)共建，預(yù)計(jì)2018年建成，建設(shè)經(jīng)費(fèi)3.2億元。一期建成后將連接30多臺(tái)設(shè)備，形成100米的真空管道。整個(gè)實(shí)驗(yàn)站的總預(yù)算是15億元。

蘇州工業(yè)園區(qū)是全球納米領(lǐng)域具有代表性的八大產(chǎn)業(yè)區(qū)域之一。中科院納米所所長楊輝說，在此建設(shè)納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)站，是力圖通過真空條件下的互聯(lián)集成和若干重大項(xiàng)目驗(yàn)證，突破現(xiàn)有儀器設(shè)備的功能限制，實(shí)現(xiàn)材料制備、測試分析與微納加工工藝等方面協(xié)同效應(yīng)，為科研和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供先進(jìn)的、開放性的平臺(tái)。

最終目標(biāo) 建500米超高真空管道

丁孫安指出，實(shí)驗(yàn)站力圖通過超高真空條件下的互聯(lián)集成和若干重大項(xiàng)目驗(yàn)證，突破現(xiàn)有儀器設(shè)備的功能限制，實(shí)現(xiàn)材料制備、測試分析與微納加工工藝等方面協(xié)同效應(yīng)，為科研和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供先進(jìn)的開放平臺(tái)。

據(jù)介紹，納米真空互聯(lián)綜合實(shí)驗(yàn)站建設(shè)經(jīng)費(fèi)3.2億元，預(yù)計(jì)2018年建成。一期建成后將有100米真空管道，連接30多臺(tái)設(shè)備。

據(jù)丁孫安介紹，納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)站最終目標(biāo)是建成總長約500米的超高真空管道，將上百臺(tái)用于材料生長、器件制備、測試分析的大型儀器設(shè)備互聯(lián)一起，實(shí)現(xiàn)樣品在不同設(shè)備之間傳送時(shí)其表面不被氧化、沾污，不被外界大氣環(huán)境所破壞，總投資約15億元。

“未來電子元器件將發(fā)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。但是那么小的器件以目前的工藝還有很多效應(yīng)無法解決，不能完成新型器件的制造。所以未來生產(chǎn)納米甚至以下級別的器件需要一種全新的技術(shù)路線?！倍O安說。

未來普通人也可使用更高端小巧的設(shè)備

“在納米科學(xué)技術(shù)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(tái)設(shè)備聯(lián)合解決。同一個(gè)材料樣品在不同設(shè)備之間轉(zhuǎn)換，暴露在空氣中，性能就會(huì)發(fā)生變化，納米真空互聯(lián)裝置把很多設(shè)備都集中在同一個(gè)平臺(tái)上，減少了很多影響器件的因素，并且能省去很多不必要的工藝環(huán)節(jié)，從而節(jié)約成本，器件質(zhì)量也會(huì)大大提高?！倍O安說。

他表示，納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)站不僅可以開展硬件研制，也能開發(fā)新的工藝，超導(dǎo)器件、半導(dǎo)體器件等對表面敏感的材料器件都可以在這里制造，可實(shí)現(xiàn)量子材料的設(shè)計(jì)、制備，這樣就可以用于制造強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)?？茖W(xué)家可以利用這套裝置，生產(chǎn)很多更智能化、更可靠、更小型的器件，可應(yīng)用于通訊、信息、人工智能等領(lǐng)域。由于降低了成本，未來普通人也可以使用更高端小巧的設(shè)備。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將向全球科學(xué)家開放

實(shí)驗(yàn)站建成后將形成一個(gè)國際頂尖納米科技人才的聚集高地，對地方經(jīng)濟(jì)、科技具有很強(qiáng)的帶動(dòng)與輻射作用；實(shí)驗(yàn)站設(shè)備大多數(shù)需要自主研發(fā)和設(shè)計(jì)改造集成，可大大提升中國重大儀器設(shè)備的研制水平。

據(jù)介紹，實(shí)驗(yàn)站2014年開始建設(shè)，目前一期進(jìn)展順利，已完成超高真空管道系統(tǒng)與樣品傳送的技術(shù)方案和招標(biāo)合同。專家說，納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)站將成為一個(gè)科技公共開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對提升納米科技創(chuàng)新能力，孕育和形成戰(zhàn)略性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)具有重要作用。作為納米科技領(lǐng)域重要的前瞻性戰(zhàn)略布局，它利用全真空互聯(lián)的變革性技術(shù)，解決未來納電子等新興產(chǎn)業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)問題，并面向“中國制造2025”的戰(zhàn)略需求，提升自主設(shè)計(jì)水平和系統(tǒng)集成能力。建成后，這個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)將向全球科學(xué)家開放。