潛心探測器，劍指世界第一

高妍+毛艷玲

在湖南湘潭高新區，有一家名為湖南正芯微電子探測器有限公司的年輕企業。

雖然僅創立一年多，但他們已經研發出了大面積硅漂移室探測器（SDD）和新型高性能三維硅探測器。

更重要的是，目前他們正在建設的粒子光子超純高阻硅X光探測器實驗室極有分量——建成后，將是國內第一個超純高阻硅的粒子（如γ射線、中子等）探測器實驗室，將作為全國唯一平臺來制造超純高阻硅探測器，打破國際壟斷，填補科技空白，滿足航天、民用、醫療和國防等領域的廣泛應用需求。

為什么是正芯微電子？

又為什么他們能在短時間內做到？

這一切，都要從國家“千人計劃”特聘教授李正回國開始。

SDD，又一項國際封鎖

2014年2月，李正教授接受國家“千人計劃”邀請，全職回國，加入湘潭大學。

在此之前，他曾在世界知名實驗室工作多年，主要從事超純硅高能粒子探測器研制和抗輻照材料與器件物理研究工作，曾領導世界上水平最高的硅高能粒子探測器模擬、設計、開發及制作和檢測工作，積累了豐富的研究、實踐與管理經驗。

硅漂移探測器是半導體探測器的一種，主要用來探測X射線。

最早的SDD探測器概念，在1983年由E.Gatti和P.Rehak兩位科學家基于側向耗盡的原理提出。

據了解，SDD探測器最初只是作為一個二維位置靈敏的探測器提出的，直到被應用到高分辨X射線光譜學中，科學家才發現這種探測器的位置分辨力和能量靈敏度都非常高。因此，它逐漸取代了傳統的Si-PIN類探測器，被廣泛應用在X光譜儀中，在航空航天、宇宙探索、核科學與技術研究等多個領域表現出極大的應用價值，是世界各國大力發展的探測技術。

李正介紹，目前能生產硅漂移室探測器的廠家以及研究單位，主要集中在德國和美國。生產廠家主要是德國的Ketek和美國的Amtek，年銷售額均過億，占據了絕大多數市場份額；研究單位主要是意大利FBK半導體實驗室和美國Bruker，他們都剛剛進入SDD研發，主要為一些科研單位和大學提供試樣品。李正所在的那家實驗室，正是國際上少數幾個集SDD研發和制作為一體的科研單位。

目前在中國，有一些研究單位在對硅漂移室探測器進行研究，但真正研制硅漂移室探測器的企業并沒有。可以說，在這一尖端領域，我國完全處于落后狀態。同時，因硅漂移室探測器本身在軍事應用上的巨大潛力，其設計和制造技術都被高度保密，更被絕對限制出口到中國。

就是在這樣的情況下，李正從那家世界知名實驗室辭職，回到了中國。他說，希望憑借自己在探測器領域28年的研發制作經驗，激發國人在探測器領域開發設計和制作方面的創新能力，為中國在探測器領域的研究發展中爭得一席之地。

創新創業，直指國際前沿

回國后，在湘潭大學的支持下，李正除了積極開展人才培養和教育工作外，大部分精力都用在了硅漂移室探測器的研發上。

他組織團隊，搭建平臺，并領導團隊開展了基于高純、高阻硅材料與SOI工藝的三維溝槽電極硅探測器制備技術、以及高性能超大面積硅漂移室探測器制備技術的研究，解決了基于高阻硅的SOI襯底制備工藝、CMOS電子學與像素探測單元互聯工藝、低全耗盡下提高收集效率的工藝以及超大面積硅漂移室探測器電極設計及最優化工藝等一系列關鍵問題。

其中，三維探測器研究屬于國際范圍內首次提出，目前尚無同類產品。

而高性能超大面積硅漂移室探測器，集探測器與電路于一體，不僅減少了成本，同時大大提高了器件的精度，填補了國內多項技術空白，引領了國內硅探測器相關研究與技術的發展。

李正團隊的研究成果吸引了湘潭高新區的注意，對方有意引進其成果落地本區。又恰逢國家鼓勵高校教師創業創新政策頻出，在湘潭大學的支持下，李正積極推動產學研相結合，邁出了創業的關鍵一步。

2015年6月30日，李正教授的超純高阻硅X射線探測器項目正式入駐湘潭市高新技術開發區并簽約。

2016年3月28日，由湘潭市高新技術開發區政府投資，李正以專有技術入股的湖南正芯微電子探測器有限公司正式注冊成立，李正出任公司董事長、總設計師。

在李正的設計中，正芯微電子將主要建設超純高阻硅X光探測器項目，一期主要產品就是硅漂移室探測器，二期和三期將主要開展新型三維探測器的研制。

半年后，公司完成了實驗室裝修、設備儀器的采購以及員工的儲備。10月10日，“湖南正芯微電子探測器有限公司揭牌儀式暨探測器科技前沿與應用研討會”成功舉辦，同時宣布“粒子光子超純高阻硅X光探測器實驗室”建設正式啟動。

如今，實驗室的儀器設備，如氧化爐、勻膠機、雙面曝光機等已全部到位，并于2016年11月底調試完成，開始進行工藝的固化工作。

“截至目前，正芯公司的實驗工藝流程：氧化—勻膠—光刻—刻蝕—離子注入—鍍電極（鍍AL）等工藝，已順利開展。由于每道工藝對參數、潔凈度、濕度、溫度等影響因素的要求都比較高，所以研發人員還在做參數的微調。”李正介紹，待參數精度達到要求后，后面的工藝進度就可以加快很多，預計能在今年八九月份制出SDD樣品。

這一樣品，就是前文所提的大面積高能量分辨率SDD，它可縮短X射線光子累積探測時間，有效剔除空間背景噪聲信號，可在航天器自主導航領域發揮重要作用，還可應用于軍事、科學及工業等領域。

比如以其為核心部件的航天器導航系統能為北斗導航衛星系統、“嫦娥”探月任務、火星探測任務以及未來的行星際探測任務提供長時間高精度自主導航能力，從而實時獲取深空探測任務中航天器的位置、速度、時間和姿態等導航信息；可在宇宙的形成和演化、系外行星和地外生命的探索、空間環境下的物質運動規律等宇宙探測熱點科學領域發揮重要作用；還可作為醫學成像、工業探傷、安全檢查等領域的探測器件，具有廣闊的商業應用前景。

同時，超純高阻硅X光探測器實驗室的建成，將不僅成為湘潭前沿科學和高新技術的名片，更將成為國內硅探測器研究進步的標志性成果，引領整個研究領域的前沿發展。

而超純高阻硅X光探測器的產業化，也必將成為中國先進探測器崛起的里程碑，在中國尖端科技填補空白、打破國際封鎖的歷史上，留下濃重的一筆。希望無限，未來可期。李正和正芯微電子，一直在路上。