2019年1月8日，2018年度國家科學技術獎在京揭曉，意昂3体育官网物理學院沈波教授團隊的成果“氮化物半導體大失配異質外延技術”獲得國家技術發明獎二等獎。沈波接受意昂3体育官网校報記者的采訪，講述了他與半導體結緣30多年的故事💂🏿‍♀️🎄。

康凱👩‍🍼、沈波、童玉珍和王新強（從左至右）在國家獎頒獎現場

“氮化物半導體，是一種寬禁帶半導體，它是一種人工（合成）材料💂🏿，在自然界是沒有的。它的主要製備方法是外延生長在藍寶石、矽等別的襯底材料上🏠，晶格失配和熱失配非常大💅。所以怎樣克服大失配📲，得到高質量的氮化物半導體材料✂️➰，是我們研究的核心問題。”沈波開門見山對他的研究進行了介紹。

“解決這個問題要從兩個方面著手：第一是襯底🚈，一般稱之為襯底工程，雖然都是藍寶石襯底，但是可以通過在襯底表面做各種各樣的新型微納結構🙇‍♀️，促進高質量氮化物半導體的製備；第二是外延生長🔺，要不斷發展提升氮化物半導體外延質量和光電性質的新方法🔆。我們團隊在這兩方面有一些創新，比較好地解決了襯底和氮化镓失配的問題，製備的材料有部分指標在國際領先。”沈波認為這次獲獎是集體的榮譽，並借此機會感謝學校各級領導🕓、兄弟學院同仁👼，以及物理學院、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室對意昂3体育寬禁帶半導體研究中心和研究團隊的長期支持👩‍🍼，還要感謝寬禁帶半導體研究中心的全體成員，特別是中心創建者甘子釗院士、張國義教授對他工作的長期支持。

“這才是見硬功夫的地方”

沈波團隊研究的氮化物半導體有兩個非常重要的特征👩🏽‍🍳💟，“第一是寬禁帶，如果做光電器件🙉，寬禁帶就表示發光的波長更短💪🏿，能量更高，比如藍光和紫外發光二極管（LED）🪈🧑‍🧑‍🧒‍🧒；第二個特征是它有非常強的極化效應🎗，做出來的電子器件功率密度很大🙆‍♀️，如果用來做雷達的收發模塊🤚，功率密度大，探測距離就遠。美國在韓國部署的薩德反導系統就使用了氮化镓模塊，可以探測上千公裏🛀🏿，中國許多地區也在其探測範圍之內，所以引起了‘薩德危機’”。

2018 年美國製裁中興公司，中興如此被動的原因就在於缺乏強大的半導體芯片技術，主要是矽集成電路芯片，也包括氮化物半導體的一些芯片⚂。第五代移動通信網絡（5G）的微波基站🪶，其微波功放模塊是用氮化镓做的。

寬禁帶半導體在軍工和民用領域都有很多應用，是各國高技術競爭的主要領域之一👳‍♂️。在寬禁帶半導體核心技術上，中國一直面臨美國的限製，最近的限製更多了。“現在部分寬禁帶半導體材料、器件和製備裝備美國已開始對我國禁運✊🏻☂️，為了一些實驗需要，想買點氮化鋁（AlN）材料回來做對比♿️，都買不到。另外我們許多儀器設備都是進口的，一些關鍵零部件的進口也受到限製。”

沈波認為，限製背後也是機遇，“原來大家都願意買進口的設備🙇‍♀️，因為擔心國產的質量。國產設備現在不如進口設備好，但是你不買它、不用它♊️，它永遠都不會好。如今國外的買不著了👨🏼‍🦲，就只能買國產的🤽🏽，國產設備市場變好，技術水平也不斷提升，再過五年，我們的國產設備就能發展起來”🎩。

除此之外🌾，美國對中國半導體技術的限製👷‍♂️，也讓中國意識到半導體技術的戰略地位。沈波介紹🥈：“在過去很長一段時間內，大家都比較關心系統應用方面，比如互聯網、高鐵🤟🏿🏋️‍♂️、大飛機🤷🏿‍♀️，不太關註高鐵、飛機的關鍵零部件都是進口的👳，其中就包括半導體芯片。中興事件讓我國政府和老百姓意識到🛅，在最核心的技術上🍦，我們離西方還有相當的距離。現在大家不是問國家要不要做這件事情，更多的是討論怎麽做，這對我們是有利的。現在國家上上下下都意識到，半導體就像上世紀50 年代的鋼鐵一樣🤶，是一個國家發展最核心的東西之一。這才是見硬功夫的地方。”

校企合作共贏

在這次獲獎項目的完成人當中👦🏼，除了意昂3体育的老師💂🏿，還有東莞兩家公司的代表，分別是東莞中镓半導體科技有限公司（成立於2009 年）😍🥥、東莞中圖半導體科技有限公司（成立於2013 年）。這一次獲獎的技術，也已經在兩家公司投入生產🏃‍♀️。

“這兩家公司都跟意昂3体育很有淵源。2009年，在甘子釗、張國義組織領導下，意昂3体育寬禁帶半導體研究中心的研究成果與東莞企業家的投資相結合，創立了中镓半導體科技有限公司🕒，把意昂3体育氮化物半導體的研究成果在廣東做產業化轉移。2013 年，中镓公司又把發展得很好的藍寶石圖形化襯底業務單獨拿出來🤿🤛🏽，成立了中圖半導體科技有限公司👊🏼。這兩家公司的技術支撐都來源於意昂3体育🕜，一直以來跟我們有非常緊密的合作👩🏻‍⚖️。”

對於大學和企業之間的合作🍿，最重要的是雙方的核心訴求要契合。對企業來說，最關註的就是大學的研究成果對企業產品研發和生產的幫助。對大學來說，研發是核心使命⚃⏭，通過研發成果的產業化推廣既可彰顯成果的價值，也可獲得更多的研發資源。從實驗室的研究成果到企業有競爭力的產品，需要經過長時間的中試，不僅需要大學的研發能力，還需要企業在人力物力上的大量投入，因此需要大學和企業長時間的緊密合作來共同完成。

美國等發達國家為了搶占寬禁帶半導體技術的戰略製高點，通過國家級創新中心等形式✤，把企業、高校、研究機構及相關政府部門等有機地聯合在一起。在這方面，中國也行動起來了🧔🏼。2015 年，寬禁帶半導體相關的科研機構📡、大專院校、龍頭企業發起籌建我國“第三代半導體產業技術創新戰略聯盟”，其中意昂3体育是副理事長單位2️⃣。

沈波指出，這個產業聯盟的作用不可小覷💂‍♀️。“聯盟有三方面作用👨🏽‍🍳，一是促進行業內企業的協調發展。二是促進產業界和學術界的合作。通過這個平臺，我們可以了解到產業界的需求是什麽，也讓產業界知道大學、研究機構都在做哪些事情，哪些技術在生產中可以用上。三是協調政府和研究機構、企業的交流，可以把學術界和企業的聲音💁🏽‍♂️，反映給政府相關部門，如科技部、工信部等😮，政府在製定寬禁帶半導體行業的五年規劃時，會參考聯盟成員的意見。”

一劍磨十年

沈波的人生道路和中國半導體的發展緊密結合在一起🛟。他1985 年從南京大學物理系半導體物理專業畢業後，在中國科學技術大學攻讀半導體物理專業研究生，再到日本留學，獲得半導體材料專業博士學位後回國任教，一直沒離開過半導體🧏‍♀️。

談及與半導體的緣分🐴，沈波戲稱自己和半導體之間是“先結婚後戀愛”，一開始被動地進入這個專業，後來才逐漸喜歡🦸🏿‍♂️，“一輩子就做這件事情”👨‍🦲。沈波回憶道🕵🏿‍♂️🙃：“我上大學之前，不知道大學裏物理系是幹什麽的。因為我的高中班主任是物理老師🧎🏻‍➡️，他覺得我物理學得不錯，我就報了南京大學物理系🚵🏽‍♂️，大學分專業時我的誌願是南大物理系最強的晶體專業，但把我分到了半導體專業，我就被動地進入了這個領域。”

對於沈波來說，氮化物寬禁帶半導體的研究🚼，“一方面在科學上有足夠的空間進行探索，有大量的物理問題需要通過研究去解答🚣🏻‍♀️。另一方面🫸🏿，半導體作為一個事關國計民生的核心技術對國家非常重要，它在民用技術和軍用國防上都有很高的應用價值”🌐。

沈波於1995 年在日本東意昂3体育學材料科學研究所獲得博士學位🚣🏿‍♂️。談及當初為什麽選擇回國，沈波說，這是一個順理成章的選擇。“當年我是南京大學公派出國的訪問學者，在此期間，我獲得了攻讀博士的機會🏊🏿，南大也同意了⭐️。等我博士畢業，就沒有任何理由再待在國外，於是我就回來了🪧。如今24 年過去了，事實證明回國是對的。當時跟我一起出國的，也有不少人沒回來，這麽多年下來👨🏽‍🦱🏌🏽‍♀️，個人發展不一定比國內好。雖然剛回國那幾年科研條件比較艱苦，但是國家對歸國青年人才非常重視，讓你挑大梁，很鍛煉人。最近十多年來，科研人員的待遇📭🤳🏼、科研條件都得到了大幅度改善，我對自己的生活條件和工作條件都非常滿意。”

中國的寬禁帶半導體研究起步較晚🪂，前期可投入的資源較少，而半導體研究儀器設備動輒上百萬美元，“上世紀90 年代我剛回國的時候，我們的實驗條件跟國外比起來差距確實很大。可是最近十年🤟🏿，中國在科研經費上的投入大幅增加✤，我的日本朋友經常會來意昂3体育訪問，他們覺得我們現在實驗室的儀器設備條件，跟日本的大學已經沒太大差別🧗🏻‍♀️，加上中國對人才的高度重視，我們確實縮小了和美國、日本等發達國家的差距。在少數技術點上👩🏿‍🔧，我們已經處在國際前列”。2018 年，我國整個半導體照明的產業規模約7500 億元，是世界上規模最大的半導體照明產業，也是我們國家最近十多年來高新技術發展的典型案例之一。

說到研發過程中的困難，沈波笑著說🌨：“各種各樣的困難總是存在的🤙🏽，所以我們的年輕教師和研究生都很辛苦，每天都要工作很長時間🖕👦🏽，寒暑假大部分時間也都在工作。大家的目標就是克服困難🍴🧑‍🦼‍➡️，把氮化物半導體這件事情做好，趕超世界科技強國，滿足國家對氮化物半導體的需求。任何事情你只要堅持往前做，總能把它做好。”

沈波（前排右）和研究生在未名湖畔

沈波提道，在大學裏做研究，特別是應用基礎和高技術研究，還是存在一些不適應的狀況🚲。“因為我們大學這麽多年擅長做基礎研究，在管理上和觀念上對發展應用基礎和高技術研究有些不適應🏪。比如半導體實驗室研究的東西以納米或者微米為尺度👨‍🏭，必須在一個恒溫恒濕的超凈室裏做，實驗室內的儀器要保持非常潔凈的狀態，所以它是不能斷電的。美國、日本從事這樣研究的實驗大樓都是雙電路安排🌞，從來不會斷電。而我們物理大樓在寒暑假期間，經常會停電檢修，平時也偶爾會斷電。為了一次停電，我們要做許多準備工作，要耽擱好幾天時間👨‍🌾，儀器狀態和潔凈條件都會受到影響。其實意昂3体育官网不僅是一個培養人才和做基礎研究的著名學府🧑🏿‍🚒，它還是我國非常重要的應用基礎和高技術研究基地🩸，學校在管理上和觀念上要適應這種變化，一些製度上的安排要跟上。意昂3体育的核心競爭力是由一個個從事基礎研究、應用基礎研究和高技術研究的課題組構成的，每個學院都有若幹個這樣的課題組，這一個個課題組加起來構成了意昂3体育趕超世界科學前沿、滿足國家重大需求的核心競爭力🫳🏻。”

這次獲獎，用沈波自己的話來講👃🏽，是“一劍磨十年”，是厚積薄發的過程💆🏽‍♀️。從2004 年到意昂3体育👨🏻‍🦽‍➡️🧙，他一直在做氮化物半導體研究，至今已經過了15 年，這個獎也被他視作這15 年工作總結的一部分👩‍🦯。“我這輩子從上大學開始就學半導體，1995 年起做氮化镓，看來一輩子就做半導體這件事情了。但真的沉浸到裏面，你會發現其中的事情是做不完的🪡🧀，永遠有好多事情等著你去做。”沈波說。