小荷已露尖尖角|秦光照：讓芯片運(yùn)行更穩(wěn)定的未來之星

來源：湖南日報(bào) 更新時(shí)間：2022-06-05

湖南大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院汽車車身先進(jìn)設(shè)計(jì)制造國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室里，31歲的秦光照教授正忙著收集有關(guān)影響芯片工作可靠性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

“芯片可靠性設(shè)計(jì)與控制是涉及多學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)前沿，也是我國重要的發(fā)展戰(zhàn)略方向。全力以赴，做好讓芯片穩(wěn)定運(yùn)行的研發(fā)工作，是我們青年科研工作者的擔(dān)當(dāng)和使命?！鼻毓庹照f。

研發(fā)合金技術(shù)，讓芯片熱導(dǎo)率更卓越

智能電動(dòng)汽車、5G通訊、人工智能等國家重大戰(zhàn)略需求領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，促進(jìn)了電子器件及設(shè)備的微型化、高度集成化、高性能化和多功能化發(fā)展，其中芯片的穩(wěn)定可靠工作至關(guān)重要。

2019年，時(shí)年28歲的秦光照從國外來到湖南大學(xué)入職，主要從事芯片可靠性設(shè)計(jì)與控制方面的研究工作，致力于研發(fā)高效先進(jìn)的熱管理和減震防護(hù)技術(shù)。

隨著電子智能設(shè)備的飛速發(fā)展，芯片對半導(dǎo)體材料的性能需求越來越高。相比單一半導(dǎo)體，合金半導(dǎo)體在物理、化學(xué)及光電性能上更優(yōu)越。但一般來說，合金半導(dǎo)體的熱導(dǎo)率都比單一半導(dǎo)體熱導(dǎo)率要低。

這是絕對的嗎?秦光照秉持著科學(xué)探究精神，進(jìn)行了一系列研究，終于發(fā)現(xiàn)，一種由氮化鎵和氮化鋁組成的合金半導(dǎo)體存在著異乎尋常的高熱導(dǎo)率。

這是偶然還是必然?哪怕這只是一絲微光，秦光照也全力以赴。他帶著自己的團(tuán)隊(duì)與合作者一起，選取了多種不同比例的氮化鎵和氮化鋁形成合金半導(dǎo)體，進(jìn)行系統(tǒng)的熱導(dǎo)率研究。

一個(gè)個(gè)日夜在實(shí)驗(yàn)室奮戰(zhàn)，一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)模型展開推演，一年后，秦光照迎來了這項(xiàng)研究的曙光：25%和50%比例的氮化鎵氮化鋁所形成的合金半導(dǎo)體具有性能卓越的高熱導(dǎo)率!這意味著，合金半導(dǎo)體散熱性也可以做到很突出，這為我國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向提供了更多可能。

這項(xiàng)研究成果發(fā)表在國際高水平SCI期刊Nanotechnology上，秦光照也因此項(xiàng)研究獲得由中國科協(xié)科學(xué)技術(shù)傳播中心和知社學(xué)術(shù)圈評選的2021中國新銳科技人物卓越影響?yīng)劇?/span>

突破傳統(tǒng)認(rèn)知，給芯片穿上“防彈衣”

影響芯片穩(wěn)定可靠工作的另一個(gè)重要因素是強(qiáng)振動(dòng)。

負(fù)泊松比材料在縱向拉伸時(shí)發(fā)生橫向膨脹，縱向受壓縮時(shí)發(fā)生橫向收縮，具有很好的減震緩沖作用。秦光照一直在思考，能否量身定制一款具有負(fù)泊松比效應(yīng)的材料，給芯片穿上一件“防彈衣”?

傳統(tǒng)上認(rèn)為，負(fù)泊松比效應(yīng)需要由特殊的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。

“六角蜂窩狀的簡單結(jié)構(gòu)也具有負(fù)泊松比效應(yīng)!”多次探索之下得到的這個(gè)發(fā)現(xiàn)讓他興奮，這意味著，研發(fā)具有負(fù)泊松比效應(yīng)的材料有了更多可能性。

秦光照坦言，搞科研一方面要站在前輩的肩膀上，另一方面也要?jiǎng)?chuàng)新思維?！案憧蒲腥缤^過河，前輩們的工作只會(huì)給你指明一個(gè)大致的方向，但怎么過河，還得自己多摸石頭多琢磨?！?/span>

3年前，籍貫河南開封的秦光照接到湖南大學(xué)的邀請來校考察，很快就下定決心來這里一展身手。不到3年時(shí)間，他主持1項(xiàng)中國國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(NSFC)，發(fā)表高水平SCI論文20余篇，出版學(xué)術(shù)專著1部。

如今，他從事的芯片高效散熱和先進(jìn)減震防護(hù)研究已經(jīng)被納入湖南大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院的“十四五”發(fā)展規(guī)劃重點(diǎn)支持項(xiàng)目。