告别“卡脖子”!河南院士研发“中国靶”让日本靶材降价80%

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发布时间: 2021-11-05 22:44大河网官方帐号
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大河报记者 樊雪婧 摄影 张琮

近两日,郑州大学何季麟院士带队研发的“平板显示用高性能ITO靶材关键技术及工程化”项目荣获2020年度国家技术发明奖二等奖。消息发出,让这个突破“卡脖子”技术的“中国靶”备受关注。

“中国靶”长啥样?它有啥大能量?我们在生活中,能不能遇见它?11月5日,大河报记者走进郑州大学先进靶材中心,寻找“中国靶”的出生故事。

【先来认识这位靶材大咖】

走进郑州大学先进靶材中心,大厅最显眼处的展示台上,一块不起眼的炭黑色长方形板块站在C位,身旁还展示着它的名片——ITO靶材。

想弄清楚这位大咖的身世?先来说说ITO。ITO,氧化铟锡,这对有色金属届的“CP”,组合前是黄绿色的粉末,将它俩按照严格的比例混合、压型,制成灰绿色的素胚,放到特制的烧结炉内,经过1700摄氏度左右高温,变身为黑灰色的陶瓷半导体。

氧化铟、氧化锌粉末、ITO靶材展示。通讯员张宁供图

这就是那块炭黑色的长方形板块了,等它变身薄膜后就能大显神通:导电,透光,还隔离对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线。

正因如此,它成为了平板显示制造中的“不二人选”。可一大块像钢板一样沉甸甸的“大家伙”,咋能变成屏幕玻璃后的肉眼不可见的膜,要知道,ITO膜的厚度仅有30纳米到200纳米。

原来,它先被制作成标准尺寸的固体靶材,由磁控溅射高速撞击,将其气化溅镀到玻璃基板上,形成膜状的“涂装”。

我们生活中的电视机、电脑显示器、平板电脑、手机屏幕后,都有ITO靶材的身影,不仅如此,它还活跃在太阳能电池、抗静电镀膜、EMI屏蔽的透明传导镀膜等领域,在全球拥有广泛的市场。

实验室的实验器材 通讯员张宁供图

【“中国靶”问世,可替代进口】

在实验室里,记者见到了大小尺寸不同的ITO靶材,通常靶材尺寸越大,溅射到平板上的拼缝就越少,价值也越高。

但有小到大,却不是一件容易的事。正是因为烧不出大尺寸的ITO靶材,我们被“卡脖子”了很多年。

中国是铟资源大国,但80%靶材市场被日韩垄断,不仅平板显示产业仰人鼻息,ITO高端靶材价格也要“看人脸色”。以往靶材价格高达每公斤8000元,如今价格跌至每公斤1300元,80%的降幅正得益于“中国靶”的问世。

“ITO靶材制备自主体系的建立牵系着占全球65%新兴显示产业的安全,但曾经,中国ITO靶材的研发滞后20年。”提起过去,中国工程院院士、郑州大学材料学院院长何季麟有些痛心。

为何选择这一领域?何季麟院士的回答很明确:“国家战略需要!”

“在上世纪末,我们便关注ITO靶材的研发,经过20余年的科技攻关,实现了从无到有、自主研发再到并跑超越,打破了国外技术封锁,凭借自主创新力量实现了大尺寸ITO靶材全流程制备的国产化。”

据了解,何季麟院士团队创新发明了ITO靶材粉体制备、素坯注浆成形、无压氧气氛烧结与靶坯绑定——关键技术体系,建立了ITO靶材制备新型工艺流程,形成了完善的全流程工艺装备体系及控制标准,实现了ITO靶材粉末冶金技术的创新应用,其技术指标达到了国际先进水平。该技术突破性解决了高性能ITO靶材制备全流程工序的关键技术与装备“卡脖子”问题,填补了国内空白。

在郑州大学的技术支持下,我省目前建成了完善的ITO靶材研发平台和生产线,生产的ITO靶材在国内首次成功应用于京东方高世代TFT线,完全可替代进口。

工作人员在实验室操作实验 通讯员张宁供图

【获奖是一种鼓励,要做更大的成绩】

谈及获奖,何季麟表示,这一崇高荣誉,是对团队近二十年来努力攻关工作的认可。“更是一种鼓励,我们将继续在关键金属与先进靶材料领域努力攻关,争取更大的成绩,为国家和社会多做点事,为地方产业发展贡献力量。”

作为项目主要完成人之一,郑州大学材料科学与工程学院教授舒永春代表团队前往北京领奖,记者联系舒永春时,他的喜悦透过电话线传了过来。

“激动又荣幸,但感觉压力更大,以后我们得做出更好的成绩才对得起它。”回想起与ITO靶材相识相知的这些年,舒永春说,“相知最不易。”

他回忆说,“在何院士的带领下,我们二十多年研究中,从低端到高端逐渐深入。但刚开始做靶材料研究时,别人提指标要求,我们来实现。当我们拿着样品,去镀膜检测时,才发现不行。”

“闭门造车,看着实验室的各项数据都不错,就想当然的认为不错,很多问题的判断和认识都不透彻。我们不认为是问题的地方,在实践中,却成了大问题。”

舒永春说,那时并没有真正和“ITO靶材”相知,但也正是因为这段历历在目的往事,让他时刻记得,应用研究一定要以应用为导向。“下一步该往哪走,研究方向如何定,一定要和下游企业联系互动起来,这样才能真正认识材料该怎么做。”

“尤其是在中美贸易战的环境下,中国在芯片制造等关键领域的原材料国产化也是大势所趋。解决‘卡脖子’要靠自己,求不来也买不来。”舒永春说,建立我国自己的新材料工业体系大形势下,我们更要符合国家战略需求,努力快速地做好工作。

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