王禄的科学网博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/luwang 半导体、分子束外延与我

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分子束外延的未来 精选

已有 17834 次阅读 2013-1-4 16:39 |系统分类:观点评述| 未来, style, 学术界

几个月前写了篇博文,《分子束外延的过去》。按照常理,该写写分子束外延的未来了。但这篇博文真的写得胆战心惊。这样的题目按理说应当由名家、大师、资深专家来撰写,我这样一壶不满,半瓶子逛荡的菜鸟,写分子束外延的未来本应胆战心惊。但几经考虑,产业界和学术界终究有很多人不是很了解这项技术,本着科普和技术推广的目的,我还是颤颤巍巍地提起了笔……希望内行朋友们多多斧正。

续前文,分子束外延(MBE)历经了数十年的发展已经逐渐走向了成熟,其技术优点与缺点也似乎已经盖棺定论。分子束外延技术的优缺点一般而言都是比较金属有机化学气相沉积(MOCVD)而论的。这两种设备擅长生长的半导体材料几乎相同,虽然MOCVD发展晚于MBE,但次从该技术诞生以来,MOCVDMBE的竞争几乎没有停止过。下面就个人体会,总结下两种技术的优劣。(尽管本人在写如下内容时,尽量做到通俗易懂,但终归涉及少量专业知识,如果没兴趣的同志们可以自觉略过。)

MBE优点(MOCVD缺点):

1. 成膜机理简单,可原位集成多种分析测试手段。与MOCVD类似“黑盒子”一样的反应过程相比,MBE的成膜机理似乎简单很多。加之MBE的超高真空环境使得多种分析测试手段与MBE完美兼容,利用MBE研究各种材料的生长过程非常便利。这也是MBE大兴于各大学和研究所的重要原因之一。

2. 反应过程不需化学反应参与,因此可以在较低温度下制备材料。这对于很多无法承受高温的材料而言,无疑是非常便利的。

MBE缺点(MOCVD优点):

1. 稳定性。对于科学研究而言,这似乎并不是特别重要,但对于产业化而言,仪器设备的稳定性是非常非常关键的。MOCVD生长速率高度稳定,这使得MOCVD成为了产业化单位选择该设备的重要原因之一;

2. 生长速率。MOCVD的生长速率可达MBE数倍之多,这毫无疑问又是MOCVD适合产业化的重要原因。

至今无法说清孰优孰劣的方面:

1. 某些特殊材料只适合用MBEMOCVD。如Phemt,至今IQEIntelliEpi,安捷伦等公司依然坚持使用MBE制备;而如LED,产业化单位无一例外,均使用MOCVDSb化物半导体,国际主流多采用MBE制备。其中原因较为复杂,就不详细解释了;

2. 生产成本。MBE的液氮消耗,繁杂的超高真空维护是制约其使用成本的重要因素。而在这一点上,MOCVD似乎也并不轻松多少,高纯N2H2的消耗、较低的原材料利用率等等都使得MOCVD的生产成本居高不下。近年来,随着LED等产业在国内的大行其道,更多的公司选择MOCVD作为制备手段,似乎使得这一争议划上了句号。但近期与部分同行交流后,发现MOCVD成产成本更低,似乎并未在同行们心中达成共识,因此将其列入有争议的部分。

写了这么多,似乎可以说说MBE的未来了。考虑了很久怎么写才能让大家看得更有趣一点,最终决定采用个“比喻”的修辞手法。呵呵……

课题组里一位大师兄前两年从科学院辞职,进入了一家公司工作。前两天他回北京,大家一起喝酒聊天时深入讨论了一下公司和科研院所的工作性质差别。根据他的体会,目前国内公司的研发基本处于一种“短视”状态。研发基本围绕公司目前产品,一点一点地进行改进、优化、提高。可以说不清楚为什么、可以不提出大幅度的创新(似乎这在公司里还是基本需要之一)、可以不发表文章。而国内的研究所(或大学)里,大家从事的科研(这里指应用或应用基础研究,不含基础研究)基本处于一种过于“远视”的状态,各大教授们高瞻远瞩,不断提出各种创新思维,但一旦拿到产业化单位,似乎很少有成功的。教授们的想法似乎都是“空中楼阁”,极度不切实际。在这样的环境下,似乎给人感觉中国的科研体系架构,似乎缺少了什么。

产业化和科学研究难道真的是水火不相容吗?但人家国外不是好好的嘛,很多大学里的应用研究在公司里得到了很好的推广,国外很多教授利用自己的技术创办的公司都非常成功。国内到底少了什么?这个问题太大,我无法也不敢给出自己的结论。但我可以提出自己的感觉,感觉错了就错了,毕竟我不是在发表学术论文,只是在和大家交流思想罢了。

身边总有声音:“科学研究的最终贡献,应当是服务社会、改造社会、造福社会的产品”。对这句话,我表示不认同,想修改两个字:“科学研究的最终贡献,应当是服务社会造福社会的技术”。两字之差,差之千里。在这里,我想斗胆问问各位,有多少人懂得工厂里的生产管理?有多少人懂得产品的销售策略?有多少人懂得产品的市场定位?有多少教授愿意为自己产品的销售,连干一斤白酒?怕是连工厂里基本常识“4s”恐怕很多关在实验室里的教授都没听过吧。

国内的科研缺了什么?——缺少了科学研究与产业化的衔接。仔细回想下国内各个科研单位的定位和目前做的事情就不难发现这一点。(有兴趣的同志们可以参考我以前发表的博文。http://blog.sciencenet.cn/blog-116779-447261.html

记得某电视节目,专访畅销书《明朝那些事》的作者当年明月,明月同志在访问中说了一句话:“人要知道自己能干什么,不能干什么。很多人就是毁在了这一点上”。明月同志的这句话,可以作为我想表达的观点的一个最好说明。

说到这可以提出我的个人观点了:MBE的未来在于技术输出。MBEMOCVD更适合于科学研究,这一点我坚信不疑。MOCVDMBE更适合产业化发展,这一点我也表示认同。那么MBE的未来发展在哪里?借用上面的“比喻”,MBE坚持做好自己的事情,坚持不断创新,引领半导体行业发展趋势,但绝不涉及任何产业化(除部分只适合用MBE生长的材料和器件外)。把新材料、新器件、新功能作为自己的核心价值输出,足矣。

在这样的原则下,MBE的主要技术发展方向似乎也渐渐水落石出:“不要再与MOCVD争夺产业化的天下,以自己的技术创新优势,更多地探索新材料的生长动力学,更多地进行器件结构创新,拉动MOCVD的发展。”从仪器设备本身而言,更多地集成有用的原位检测手段,更多地发展用于新材料生长的束源炉似乎是其发展方向。

前段时间,在我的微博上写了这样一句话:“科研人员的最有价值输出不是产品,更不是论文,而是技术。”希望把这句话作为我的座右铭。



https://blog.sciencenet.cn/blog-116779-649532.html

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