剛剛過完64歲生日的介萬奇有兩重身份。他是西北工業大學教授、博士生導師,凝固技術和晶體生長領域著名專家,是中國輻射探測半導體晶體拓荒者。同時,他還是陜西迪泰克新材料有限公司(以下簡稱“迪泰克”)創始人、董事長兼首席科學家,帶領團隊實現碲鋅鎘(CZT)晶體材料國産化及産業化落地,解決了關鍵核心技術的“卡脖子”難題。
在神舟十五號及此前數次載人航天任務中,航天員均配備了以迪泰克CZT探測器作為核心部件的輻射劑量儀,迪泰克産品已多次助力我國航天事業發展。“搞科研就像跑馬拉松,科研成果只有真正實現落地轉化,才能發揮它應有的社會價值。”介萬奇説,“西安‘北跨’戰略提出,要發揮秦創原創新驅動引領作用,突破關鍵核心技術,賦能産業轉型升級,打造‘北跨’科創走廊,這為像迪泰克這樣的科研企業注入了新的發展動力。”
攻克CZT晶體“卡脖子”難題
CZT,一種性能優異的室溫核輻射半導體探測器材料。
“説到半導體材料,我其實是半路出家。”介萬奇在西北工業大學學的是傳統金屬材料加工的鑄造專業。畢業留校工作後,他開始思考在凝固科學技術大框架下,結合功能晶體材料進行晶體生長研究,考慮了很多方向,最終選擇半導體作為切入點。
西北工業大學教授、博士生導師介萬奇(右二)
CZT半導體材料具有非常高的計數率、靈敏度、能量解析度及空間解析度,在X射線和伽馬射線檢測與成像領域有著較好的發展前景。“當時,我們國家在這方面處於技術空白,相關産品主要依賴進口。”介萬奇介紹,“1992年,全球首篇探測器級CZT晶體材料相關文獻出版,第二年我們便開始研製國産CZT材料,朝著攻克‘卡脖子’難題的目標努力。”
CZT晶體生長存在成分複雜、熔點較高、元素易揮發等難點,介萬奇團隊通過工藝優化和技術升級實現了大尺寸晶體生長,但材料仍有大量位錯和Te沉澱等缺陷,而且晶體所需的高電阻率、高載流子遷移率也很難控制。
介萬奇團隊進行學術交流
“CZT晶體材料的研發過程非常艱苦。”介萬奇坦言。
苦苦探索,終成正果。經過十餘年攻關,介萬奇團隊解決了晶體材料的成分設計和優化、晶體合成與生長等多項技術難題,開發出了高性能探測器級CZT晶體及高效率、低成本單晶製備技術和關鍵設備,一舉打破了外國的技術封鎖。
“經英國盧瑟福國家實驗室、中核北京核儀器廠等多家權威機構測定,我們開發的CZT晶體性能達到了國際先進水準。”介萬奇説,與當年國際最先進的傳統工藝技術産品相比,團隊研發的晶體材料成品率提高了3倍至5倍,生産效率提高了3倍以上,綜合成本則下降了50%以上。
打造國産CZT探測器産業鏈
2013年,介萬奇主持完成的這項“高能射線探測器用碲鋅鎘晶體材料及製備技術”,被評為國家技術發明獎二等獎。
在介萬奇看來,科學研究如果只是紙上談兵,不能轉化為實際生産力,搞科研就是一種無用功。2012年,團隊成立陜西迪泰克新材料有限公司,在西鹹新區秦漢新城建設了研發生産基地,推動CZT晶體材料國産化及産業化落地。
“真正把一項技術、一個材料成功做成産品,過程太複雜了!”一向不言辛苦的介萬奇在回顧團隊産學研歷程時感慨,“從實驗室走向産業化,要面對一系列難題,從0到1,這種突破是最難的,彎路沒少走,苦頭沒少吃。我們用近兩年時間才自主研發了完整的晶片切割、清洗、拋光、腐蝕等加工工藝,建立了完整的晶體生長、材料加工和器件設計體系。”
如今,迪泰克牽頭承擔了科技部、工信部及國防領域多項國家級重點項目,牽頭制定了國內探測器級碲鋅鎘晶體國家標準,擁有各類專利近百項,覆蓋産品所有技術關鍵點。
陜西迪泰克新材料有限公司實驗室
迪泰克産品已被廣泛應用於航空航天、核工業軍工、安檢及工業檢測、醫療影像等領域,並與全球20多個國家和地區的近400家客戶建立了穩定合作關係,在全球碲鋅鎘半導體輻射探測與成像核心部件提供商中名列前茅,開創了我國在新一代輻射探測技術領域與國際領先水準“並跑”的局面。
“迪泰克正在佈局可用於醫療及工業成像的碲鋅鎘材料、器件、模組産業化,打造國産CZT探測器産業鏈,需要大量資金用於研究及産能擴建。西鹹新區秦漢新城幫我們拓寬了融資渠道,加快了融資速度,這無疑是雪中送炭。”介萬奇表示,迪泰克將搶抓西安“北跨”全面啟動的重大機遇,依託秦創原創新驅動平台資源優勢,瞄準國家重大需求,加強自主創新,加快關鍵核心技術攻關,不斷提升産品競爭力,為陜西先進裝備製造業高品質發展及國家輻射探測與成像行業技術進步作出新的貢獻。(西鹹新區秦漢新城)
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