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楊德仁院士

1964年4月出生，江蘇揚州人。

1985年畢業(yè)于浙江大學(xué)金屬材料專業(yè)。

1991年獲半導(dǎo)體材料工學(xué)博士學(xué)位。

1997年起擔(dān)任浙江大學(xué)教授。

2000年獲聘教育部長江學(xué)者計劃特聘教授，曾在日本、德國和瑞典訪問工作。

2017年當(dāng)選中國科學(xué)院院士。

半導(dǎo)體材料專家。長期從事半導(dǎo)體硅材料研究，包括超大規(guī)模集成電路用硅單晶材料、太陽能光伏硅材料、硅基光電子材料及器件、納米硅及納米半導(dǎo)體材料。提出了摻氮控制極大規(guī)模集成電路用直拉硅單晶微缺陷的思路，系統(tǒng)解決了氮關(guān)缺陷的基礎(chǔ)科學(xué)問題；提出了微量摻鍺控制晶格畸變的思路，發(fā)明了微量摻鍺硅晶體生長系列技術(shù)，系統(tǒng)解決了相關(guān)硅晶體的基礎(chǔ)科學(xué)問題；研究了納米硅等的制備、結(jié)構(gòu)和性能，成功制備出納米硅管等新型納米半導(dǎo)體材料。

楊德仁院士：單晶與多晶產(chǎn)品將共存，誰也不會簡單消滅誰！

楊德仁院士于第十屆中國(無錫)國際新能源大會暨展覽會

太陽能光伏發(fā)電是今后新能源里面最重要的一個能源形勢。在快速發(fā)展當(dāng)中太陽能電池作為一個基礎(chǔ)，組件的基礎(chǔ)，電站的基礎(chǔ)無疑是最吸引人和吸引目光的。在這些太陽能電池材料當(dāng)中大致可以為：晶體硅，非晶硅，化合物半導(dǎo)體（包括砷化鎵），以及今后將要發(fā)展的新概念太陽能電池。其中，最主流的最重要的是晶體硅，它在市場的份額超過了90%以上�？梢院敛华q豫的說，硅材料決定了太陽能光伏的發(fā)展前景。那么，究竟是多晶好，還是單晶好？

高效率低成本是太陽能電池一個長期追求的一個目標。所以對這兩種材料來講也是圍繞著這兩種目標進行的，相對來說多晶硅是低成本，因此它的技術(shù)研究上面希望是高效率，所以在控制津貼減少錯等提高質(zhì)量上面現(xiàn)在是我們技術(shù)發(fā)展的路徑。而對單晶硅而言它的質(zhì)量比較高，因此它關(guān)注的問題是怎么樣改善技術(shù)，降低成本。兩個各有優(yōu)點。隨著今后的發(fā)展單晶硅的份額將會增加的更多，而多晶硅的份額會一定量的減少。但是在市場上兩個產(chǎn)品將會在一定程度里面共存，誰也不會簡單消滅誰。

除此之外，鑄造單晶，也稱為類單晶或者稱為準單晶，是太陽能硅材料發(fā)展重要方向。鑄單晶硅由于氧含量比較低，因此它的硼氧復(fù)合體的量是明顯的，它的光衰減僅僅有單晶硅的20%-30%。它具有優(yōu)勢，但是也面臨位錯密度、單晶率、材料利用率和籽晶成本的問題挑戰(zhàn)，其中位錯是關(guān)鍵的因素。而我們提出的機械工程，可以有效的降低位錯，能力晶界。期待這樣的技術(shù)能在工業(yè)界重新開始大規(guī)模的應(yīng)用。

楊德仁院士：直拉硅晶體技術(shù)主要挑戰(zhàn)是低氧濃度和低能耗

楊德仁院士于2018光伏領(lǐng)袖峰會˙黃山光伏大會二十年紀念論壇

通過先進技術(shù)應(yīng)用，使得我們直拉硅晶體成本，能耗大幅度降低。今后還有挑戰(zhàn)，挑戰(zhàn)主要的是兩個：一個是低的氧濃度，第二個是低能耗。

除了參鍺、CCZ技術(shù)，一個新的技術(shù)就是長方技術(shù)，可以通過用直拉方法長出方晶體，通過切割可以減少了切邊的損失，提高材料的利用率。除這個技術(shù)之外還有一個技術(shù)就是電注入抗LID技術(shù)，就是把電池做好以后，通過電注入抑制了光衰減。除此之外，金勝機電將硅晶體切成六角形的，通過電池制備，通過組件拼裝，做成六角形電池組件。通過這樣可以使得材料利用率提高19%以上，可以使得單硅片成品利用率增加19%。

再者，大家普遍關(guān)注的準單晶，大概有4大問題：一個就是籽晶成本問題，第二個單晶率問題，第二個高密度位問題，第四個材料利用率問題。

楊德仁院士：直拉硅單晶的雜質(zhì)工程——微量摻鍺的效應(yīng)

直拉硅單晶是集成電路的基礎(chǔ)材料，因而在過去幾十年來被廣泛而深入研究。直拉硅單晶的缺陷以及機械強度對集成電路制造的成品率有顯著的影響。傳統(tǒng)上，人們認為直拉硅單晶中除了摻雜所需的電活性雜質(zhì)以及不可避免的氧雜質(zhì)以外，其他雜質(zhì)越少越好。在此情形下，直拉硅單晶的缺陷控制和機械強度的改善幾乎只能依賴于晶體生長工藝的優(yōu)化。為了打破這種限制，楊德仁院士提出在直拉硅單晶中摻入特定的非電活性雜質(zhì)，既可以通過這些雜質(zhì)原子與點缺陷的相互作用來調(diào)控維度更高的缺陷的行為，又可以發(fā)揮增強機械強度的作用，這就是直拉硅單晶的雜質(zhì)工程。

研究表明，由于鍺原子與硅單晶中的點缺陷(空位)以及間隙氧原子之間存在相互作用，使得合適的微量摻鍺可以調(diào)控直拉硅單晶的缺陷行為，即促進直拉硅單晶在晶體生長過程以及集成電路制造過程中的氧沉淀和抑制大尺寸空洞缺陷的形成。這些缺陷調(diào)控方面的有益作用使得摻鍺直拉硅片比普通直拉硅片具有更強的內(nèi)吸雜能力以及更易于消除空洞缺陷的有害作用，從而有利于提高集成電路的成品率。合適的微量摻鍺還可以顯著改善直拉硅片的機械強度，既能減小硅片在室溫加工和高溫工藝中的翹曲，又能抑制位錯的滑移，這對改善硅片在集成電路制造中的服役表現(xiàn)具有積極的意義。事實上，楊德仁院士的研究還揭示了摻鍺的其他有益作用，比如:抑制直拉硅單晶中與氧相關(guān)的熱施主和新施主的形成、改善外延硅片的性能,以及抑制硅單晶太陽電池效率的光衰減等�？傊�，微量摻鍺直拉硅單晶是直拉硅單晶的“雜質(zhì)工程”的又一個范本，啟發(fā)人們可以利用特定的雜質(zhì)來改善直拉硅單晶的性能。

楊德仁院士：中國大硅片發(fā)展現(xiàn)狀

楊德仁院士于2018中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會（無錫）

隨著國內(nèi)晶圓廠的興建，終端帶動需求的增加，價格的飛漲，吸引了整個產(chǎn)業(yè)界對硅晶圓產(chǎn)業(yè)的關(guān)注。但和集成電路的其他領(lǐng)域一樣，中國在硅晶圓產(chǎn)業(yè)方面的不完善，在某種程度上看來，會成為中國集成電路發(fā)展的瓶頸。有見及此，最近兩年，國內(nèi)掀起了一股硅片建設(shè)潮。

中國大硅片發(fā)展現(xiàn)狀摘要：

1）2017年全球需求：1160萬片，國內(nèi)110萬片。2020年國內(nèi)對12寸大硅片需求從42萬片增加到105萬片；2020年對8寸硅片需求從70萬片增加到96.5萬片。

2）硅片全球市場規(guī)模87億美元，占比31-33%，是份額最大的材料。預(yù)計到2020年，全球硅片市場規(guī)模110億美元。

3）國內(nèi)規(guī)劃中的12寸大硅片合計：145萬片，覆蓋國內(nèi)需求。包括：新昇30萬片，金瑞泓10萬片，中環(huán)領(lǐng)先15萬片，京東方30萬片，寧夏銀和10萬片，鄭州合晶20萬片，超硅30萬片。

4）國內(nèi)規(guī)劃中的8寸大硅片合計：168萬片，總投資規(guī)模超過500億元，覆蓋國內(nèi)需求。包括：金瑞泓40萬片（2019年），寧夏銀和25萬片（2020年），鄭州合晶20萬片（2019年），中環(huán)領(lǐng)先60-70萬片（2019年），安徽易芯8萬片（2018年）。

用20年普及太陽能，建世界最好的硅材料實驗室；堅信“一輩子做好一件事就很了不起”；先后負責(zé)過國家973、863、國家自然科學(xué)基金重點、科技部、教育部和浙江省的重大、重點科技項目等科技項目，領(lǐng)導(dǎo)課題組研制的特殊硅晶體，應(yīng)用在了神舟、嫦娥、天宮系列的航天器和國家其他重大工程上。楊德仁院士身上散發(fā)出的是科學(xué)家的求實、低調(diào)和鉆研精神。

信息來源：浙江大學(xué)、能源新聞網(wǎng)、北極星太陽能光伏網(wǎng)、中國科學(xué)信息科學(xué)、半導(dǎo)體行業(yè)觀察、戰(zhàn)略前沿技術(shù)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）

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