本文2023年11月23日刊发于华中科技大学新闻网,链接地址:https://news.hust.edu.cn/info/1003/50470.htm
华中科技大学先进微纳加工中心校级公共科教平台(简称微纳校级平台)由武汉光电国家研究中心牵头建设,在微纳工艺与表征平台基础上,整合机械学院、物理学院、集成电路学院、电气学院等学校优势微纳加工力量,对标国际一流微纳加工平台,进一步规范和加强学校公共科研条件平台的建设,构建一流大学公共科研条件平台服务体系,支撑学校开展顶天立地研究,服务于国家级平台和各相关院系,服务于一流学科和重大科研项目,产出一批重大创新成果,打造具备“华科大”特色的国际一流的先进微纳加工公共科教平台。
服务双一流建设,提升核心战略科研能力
微纳校级平台始建于2005年9月,使用总面积约1500平方米,拥有近百台(套)半导体工艺设备及测试设备,设备总资产近1.5亿,可开展光电子器件、半导体器件制作、中试及检测工作。平台在职工作人员近20名,成立至今有近20年开放运行经验,已构建一套比较科学、成熟的微纳加工服务流程和开放共享模式。
微纳校级平台服务对象包括武汉光电国家研究中心等4个国家重大科研基地;光学与电子信息学院等10多个院系、258个科研团队;北京大学等60多家校外单位用户;支撑了我校光学工程、机械工程、电气工程、物理学、电子科学与技术、材料科学与工程、化学以及综合交叉学科等一流学科建设。
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图1:微纳校级平台照片
2022年度,微纳校级平台为“硅基可编程重构全光信号处理芯片”、“超大容量硅基多维复用与处理基础研究”等13项国家重点研发计划提供科研条件支撑,支撑学校发表SCI论文81篇(仅统计致谢过平台的),其中Nature子刊2篇、Science子刊1篇、PRL 1篇、Nano Lett. 1篇、Laser&Photonics Review 2篇。
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图2:发表的部分高水平论文
加强统筹管理,提升大仪开放共享能效
1. 利用信息化手段,构建智能化、信息化的设备开放管理模式。
微纳校级平台创新性地将人脸识别门禁系统与自主开发的预约系统进行对接,对预约实验的人员进行相应的授权;对纳入开放共享的大型仪器设备安装刷卡管理模块,对使用人员、使用机时、设备状态等信息精准管理。2022年,在实设处和网络中心的支持下,率先实现了学校与微纳校级平台的系统对接,截至2023年11月,微纳校级平台共向学校大仪共享数据库推送预约记录超过10万条。
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图3:微纳平台可视化大数据屏幕
2. 探索实施课题组自有设备纳入平台统筹管理办法。
微纳校级平台探索实施了课题组自有设备纳入平台统筹管理的办法。2022年,将国伟华课题组步进式光刻机、赖建军课题组离子束刻蚀机、熊伟课题组傅立叶红外光谱仪3台大型设备纳入到平台开放共享,根据设备折旧年限,每年给予课题组300-500机时补贴。平台负责设备的日常维护、保养及使用,课题组负责设备技术开发,双方通力合作,做到共赢。
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图4:课题组纳入平台开放共享设备
3. 利用大数据平台挖掘设备潜能,提高使用率。
通过数据挖掘、聚类分析等手段,合理优化设备的使用效率。如:热场发射扫描电镜分流校内外测试任务,优先保证学校研究需求,尽量安排校外委托测试到空闲时间,引入刷卡管理系统,非工作时段及节假日对培训合格用户开放,大幅提升了使用率,近3年服务年均服务机时达2200以上,仅2023年,支撑李雄课题组在《Science》上发表论文1篇、《Nature Energe》上发表论文2篇。将电子束蒸发镀膜系统推出拼单模式,同类型材料可以多人拼单,2022年度,完成工艺拼单约300次,优化调配约400机时,节约用户成本30%以上。将电子束曝光系统的实验预约信息设定短时、长时、套刻及非套刻工艺标签,通过预约系统合理分配,将需要人工操作的短时曝光工艺安排在工作时间,自动曝光的长时曝光工艺安排在夜间或节假日,使全天时段得到充分利用,近2年服务机时均达到2000小时以上。2021-2022年间,等离子体增强化学气相沉积系统、电子束曝光系统、热场发射扫描电镜等4台设备荣获学校大仪管理(效益)优秀、良好机组。
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图5:仪器设备获得奖项
4.拓展多元化设备服务模式
微纳校级平台结合自身特点为用户提供全委托、半委托、自操作三种服务模式。2023年1月至今,与中国科学院半导体研究所、北京大学、浙江大学、武汉大学、华为技术有限公司、杭州海康威视数字技术股份有限公司等10多家校外用户签订各类委托服务合同19项,委托服务比例占全年服务量15%,为用户解决了薄膜铌酸锂光子器件制备、掺铒铌酸锂波导器件制备、超材料窄带气体传感器模组制作等关键工艺技术难题。为提升体验感及对设备掌握程度,平台鼓励用户进行自主操作,实施严格的培训考核制,目前已培训自操作人员约300人,考核通过率达100%。
构建“三位一体”安全体系,为科研工作保驾护航
在实验过程中会涉及有毒有害、易燃易爆、特种气体,易制毒、易制毒化学品及高压、辐射装置等的使用,微纳校级平台从“人防”、“物防”、“技防”三位一体构建安全保障体系。
1.“人防”建设:平台根据自身特点建立了完善的《工艺间管理制度》、《设备操作规程》、《平台安全管理制度》、《事故专项应急预案》等,所有制度汇编成册,关键区域全部上墙,狠抓各项制度的执行落实情况,并与人员考核、评优晋升等挂钩。
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图6:平台制度建设
2.“物防”建设:学校及中心对平台的安全设施建设高度重视并给予支持。2016-2023年间,学校实设处支持实验室安全条件保障建设项目5项,中心提供配套资金约600万元持续推进安全设施更新改造。建设有专用气体暂存间、化学品暂存柜、特种气柜、特气监控系统、尾气处理器、漏液监控系统、视频监控系统筹装置。
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图7:平台安全防护设施
3.“技防”建设:近10年来,平台年平均培训校内外用户约330人次;每月开展大型仪器设备操作培训,为研究生提供各类基础培训,如上机操作、技术讲座、专题研讨等,展开全方位的技术培训。在安全月活动中开展事故应急演练(火灾、气体泄露、化学品泄露等)。对实验中涉及特种操作的人员实行持证上岗
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图8:各类安全、技术培训
微纳校级平台全体员工将在学校实验室与设备管理处和武汉光电国家研究中心的领导下,聚焦用户需求,致力于解决我国“卡脖子”的关键器件和芯片国产化等问题,竭诚为用户做好每一次服务。为进一步创建“光谷国家实验室”,为学校建设中国特色世界一流大学做出自己的贡献。
(微纳平台:徐巍、李攀、徐丹)