【48812】奔走在半导体范畴的开辟者 ——我国科学院大学牛智川教授

  在科研的路途中，当然山高水深，寒暑风雨，但只需初心如磐，奋楫笃行，终能让愿望照进实际。我国科学院半导体所研讨员，博士生导师，我国科学院大学资料科学与光电技能学院量子光电子学首席教授牛智川，便是在这样的风雨兼程中，完成了半导体资料的打破。

  半导体是一种资料，是现代科技不可或缺的技能。半导体技能开展一代资料系统、构成一代器材技能。本世纪初，锑化物半导体资料，即GaSb基晶格匹配异质结、量子阱、超晶格系统取得业界分外的注重，其破隙型窄带隙能带构型和资料组分适于能带工程规划调控和先进的III－V族半导体工艺，为打破传统红外半导体长时间瓶颈供给全新途径。

  近年来GaSb单晶、衬底与外延资料技能的打破，极大地促进了中波红外激光器、中长波红外探测器的技能跨过，其使用价值得到承认，2009年起西方施行锑化物半导体出口管控。

  “只需将科技把握在自己的手中，才干真实的安心，定心。”近些年来，我国的科研工作者阅历了太多这样的曲折，所以，面临封闭，牛智川教授没有诉苦，更没抛弃，他知道，这是我国制作必定要走的一步。

  锑化物资料归于多元素化合物系统，比较于其他资料，锑化物量子阱超晶格等低维资料的能带结构最为杂乱，器材台面、腔面外表氧化性质悬殊，完成高光电功率激光发光和探测器的能带规划优化、外延资料的质量调控、器材高稳定性的工艺结构优化办法、高可靠性大功率输出热场等归纳表征与优化等，都是该器材技能的中心科学难题。

  作为长时间从事半导体低维资料物理与量子光电子器材技能讨论研讨的探究者，牛智川教授率先在我国开辟锑化物半导体外延资料与红外光电器材技能方向。他带领团队针对锑化物多元杂乱资料能带规划及外延生长技能的应战难题，聚集中波红外量子阱激光器波长拓宽功率提高、长波红外超晶格探测器暗电流按捺功率优化等要害科学问题和使用开展需求，历经20年攻关，成绩斐然。

  他，不只创造GaSb基二元AlSb／AlAs／AlSb／GaSb超晶格数字合金，战胜锑化物四元、五元合金组分准确操控和组分互溶，提高光学质量和发光功率；创造As／Sb、Ga／In双穿插外延技能，提高超晶格质量和载流子寿数；立异外延技能，处理应力平衡、缺点界面调控、外表颗粒按捺难题；锑化物量子阱资料用于2－4微米中波红外激光器，激光单管／巴条／模组的室温接连功率别离到达2.6瓦／18.4瓦／172瓦的世界最高记载（逾越禁运方针），超晶格资料用于中长波红外探测器，完成了单色、双色焦平面探测器，世界初次报导＞14微米甚长波焦平面成像芯片。

  这些效果标志着我国的单晶、衬底与外延资料及器材技能成功，2023年7月，我国发布锑化物资料操控法规，自此，国内的锑化物半导体技能完成了跨过式的晋级。

  从零开始，一路披荆斩棘，屡获打破，到现在，整个锑化物半导体红外光电工业链逐步完善和开展，牛智川教授依托的便是开辟立异，砥砺前行。

  众所周知，科研是永无止境的，半导体范畴的探究更是如此，InAs／GaAs量子点量子光源、InGaAsSb量子阱大功率与单模激光器的面世，便是牛智川教授持续深耕探究的见证。

  InAs／GaAs基量子点量子光源。面向量子光源中心器材根底研讨前沿和量子信息系统重要需求，环绕半导体量子点生长密度和均匀性操控技能应战，研讨开展亚单层InAs循环、束流梯度散布外延新技能，提醒液滴法生长量子环机理，打破量子点相干发光功率、单光子发光速率和全同性瓶颈，完成三项全优功能单光子源，完成量子点单光子量子态存储（），开展量子点拓扑角态激光（Light），为构建全固态量子网络供给半导体量子光源器材处理方案。

  InGaAs（Sb）量子阱激光器。面向中短波红外激光严重需求，环绕量子阱应变临界绑缚、拓宽波长、提高成效难度难题，创造锑化物数字合金势垒结构，研制成功1.9－3.6微米高功率和单模激光器，其间2.0微米激光器的室温接连功率世界抢先打破卡脖子（禁运）法令，发光功率和单模功能逾越世界同行。

  花会沿路怒放，牛智川教授的科研之路也会如此。一个有坚决信念的探究者，总是可以沉着的面临荆棘，能以才智扛起身负的职责和使命。作为我国的半导体人，牛智川教授一直对我国的半导体充满了等待，他以为，我国的半导体处于黄金开展时期，但任何工业的开展都不会一蹴即至，半导体的探究是一场接力赛，“只需有更多的人投入到半导体范畴，我国的半导体技能，才会不断打破，工业才会完成可持续开展。”他这样说，也在这样做。

  作为博士生导师，牛智川教授非常重视学生的生长，究竟，常识需求传承，科技需求接力，所以，他对学生的学业和科研要求严厉，一起，关于学生遇到的问题，也给予辅导和引导。现在，他已培育百余位硕士博士学位高档科学技能人才，这些人才走向了各自的工作岗位，持续助力我国半导体工作的开展。

  而牛智川教授自己，则持续以国家需求为方针，经过承当国家重点使命安身锑化物半导体范畴，在根底研讨效果之上，联合国内产学研用各方面力气，建议建立锑化物半导体技能立异与工业开展联盟，经过联盟方法针对各方需求，为国内各配备职业及高科技企业开发多功能高功能光电芯片，推进长时间受限于国外技能封闭的红外高端光电芯片的自主可控全链条技能进步，完成从部分功能的逾越领跑和满意各类需求的全链条处理方案。

  当时，半导体技能的代际替换已确认进入了微电子与光电子技能的偏重开展年代，锑化物窄带隙半导体呈现出第四代半导体光电芯片技能开展的严重潜力。

  未来，牛智川教授将以锑化物半导体光电资料与芯片为中心，面向智能化信息技能新年代广泛需求，建造完好的技能立异与工业制作链条，并以这样的方法，提高我国半导体的全体竞赛和研制才能。

  在这个喧嚣的年代里，牛智川教授一直踏踏实实，立异探究。不被富贵利诱，不被功利绑缚，心里，眼里，一直是我国的半导体，或许，正是这份坚决，这份执着，让他在这样的范畴硕果累累。这便是牛智川，这便是我国的半导体人。

  牛智川，我国科学院半导体所二级研讨员，博导，我国科学院大学资料科学与光电技能学院量子光电子学首席教授。当选中科院“BR方案”，“国家杰出青年科学基金”、“新世纪百千万人才工程国家级人选（第一批）”、“国务院政府特殊津贴”等。先后掌管了国家863方案，国家973严重科学研讨方案，国家重点根底研制方案等项目，在世界顶尖学术期刊宣布了400多篇论文，曾取得北京市自然科学二等奖，我国电子学会自然科学一等奖，湖北省科学技能进步一等奖等。

  近年来活跃推进引领新式锑化物半导体资料与器材效果转化，推进了相关制作与配备技能进步。