2025年春日，對中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所（以下簡稱蘇州納米所）正高級工程師張曉東來說，可謂雙喜臨門：不僅榮獲“2025年全國先進工作者”表彰，他所在的微納加工技術創新團隊也榮獲中國科學院第六屆科苑名匠稱號。
時針撥回2009年的盛夏，碩士畢業的張曉東剛加入蘇州納米所，就一頭扎進納米加工平臺，一干就是16年。
納米加工平臺是集半導體微納加工、檢測及封裝于一體的技術平臺，2009年正式對外開放，目前已擁有超10000平方米超凈實驗室，各類半導體設備300余臺套，可滿足硅微機電系統、化合物半導體與寬禁帶半導體砷化鎵、磷化銦、氮化鎵、碳化硅、氧化鎵等光電子器件、功率電子器件、微納器件、生物芯片及各種傳感器的研發需求。
從普通工藝員到技術骨干，張曉東見證著納米加工平臺的成長，也不斷書寫著自己的故事。“這一榮譽不僅僅屬于個人，更是對我們單位與團隊的認可。”張曉東告訴《中國科學報》，激動之余，他思考更多的是如何傳承這份“工匠精神”。
“小學徒”到“老師傅”
“半導體制造是一個相對高端的產業，工藝水平和個人經驗高度相關。書上看的和動手操作完全是兩碼事。”張曉東告訴記者。而16年前的他，除了一股干勁，專業技能和經驗積累幾乎是零。
當時，作為納米加工平臺運維團隊的年輕工藝員，張曉東負責平臺的電子束金屬蒸發、化學機械研磨拋光、磁控濺射薄膜沉積、電感耦合等離子體刻蝕等設備的日常運營管理，面對這些價值數百萬的精密儀器設備，他常常“緊張到手心微微冒汗”。
“學習和業務能力提升成了第一要務。”張曉東告訴記者，盡管當時作為普通的工藝員，只用負責某幾臺設備，“不會涉及到很全面的整個半導體芯片工藝。”但忙碌的工作之余，深夜或周末，燈火通明的實驗室里，經常能找到他俯身的背影。
很快，機會來了。蘇州納米所主持承擔的國家重大科學研究計劃項目“基于納米結構的寬光譜高效太陽能電池關鍵科學問題研究”，需要依托納米加工平臺，完成化合物半導體太陽能電池器件研究。作為平臺的一份子，張曉東也參加了該項目。
“對當時的我來說很有挑戰。”張曉東回憶道，不光要形成對整個太陽能電池芯片工藝的全面認識，還幾乎一個人串起了芯片工藝全流程，“要做一顆太陽能電池芯片需要幾十個工藝步驟，從清洗材料到光刻、刻蝕、鍍膜、減薄、劃片等等，只是光刻工藝就要做七八次，一般整個流程需要兩至三周時間。”
要實現良好的化合物太陽能電池芯片性能，襯底的厚度至關重要。“厚度越薄、轉換效率越高、成本越低。”張曉東告訴記者，芯片襯底減薄是一道必須克服的難關。“兩英寸晶圓級芯片的InP、GaAs襯底要減薄到100微米至50微米。”然而，因為材料特性和前期的工藝積累，隨著厚度的減少，整個芯片也變得異常“脆弱”，一不留神就前功盡棄。
“每一步器件工藝都直接影響著最終芯片制備的成敗、甚至項目的研發進度，風險、壓力、挑戰并存。”張曉東說，在反復嘗試和多次失敗中，他也逐漸積累了豐富的工藝開發經驗，“正是這些磨礪豐富了我的認知，也提高了業務水平，讓我有了更新的起點。”
16年堅守一線
這位剛剛踏入43歲的年輕博導，十年如一日地埋首一線，親歷了納米加工平臺的從無到有、發展壯大。
在納米加工平臺E-beam、CMP、Sputter、ICP等系列半導體設備運營及管理之余，張曉東還積極參與了工藝開發與積累、標準化工藝制定與推廣、技術培訓與人才培養等工作……納米加工平臺成長的每一個關鍵節點，都有他的身影。
“隨著時間的積累和各種工作的歷練，我也開始和團隊做一些開拓性工作。”張曉東發現，隨著增強現實（AR）和虛擬現實（VR）等新型近眼顯示系統的快速發展，傳統的顯示芯片無法滿足其應用需求，“具有自發光特性的氮化鎵Micro-LED微顯示芯片具有高亮度、高效率、高分辨率、高色彩飽和度、小體積、低功耗等優異特性，是AR/VR等近眼顯示系統的核心。”
然而，常規Micro-LED芯片制備都是基于藍寶石襯底，當其與硅基CMOS驅動晶圓集成時，由于熱膨脹系數差異，二者產生的膨脹或收縮程度不一樣，極易導致芯片破裂。“我們團隊創新性地采用了硅襯底氮化鎵 Micro-LED與硅基CMOS晶圓異質集成，不僅能有效避免芯片集成的裂片問題，還兼容標準的半導體制造工藝，適合大規模量產。”張曉東介紹稱，再結合高效量子點色彩轉換技術，利用特殊光學特性，將一種顏色的光高效地轉換為另一種顏色光，實現了性能優異的單片集成式全彩Micro-LED微顯示芯片研制。
瞄準科研和產業發展需求，張曉東帶領團隊建成了國內首條開放性八英寸氮化鎵Micro-LED工藝線，加速了高端Micro-LED微顯示芯片國產化的進程，也進一步提高了納米加工平臺的影響力。
十余年間，張曉東見證著納米加工平臺的成長。目前，平臺每年支撐數百家高校、科研院所和企業進行科學研究、技術開發和人員培訓等，為新一代信息科技發展輸送了大量技術與人才，推動相關產業增加產值數十億元，成了蘇州納米所在半導體微納加工領域的“金名片”。
“現在日益壯大的納米加工平臺已經在回饋社會，這也見證著我個人狀態的變化。”目前，張曉東依舊投身于實驗室一線，攻克著更多關鍵新型半導體元器件的關鍵技術。
“工匠精神”代代傳
作為大家心中的“勞模工匠”，“2025年全國先進工作者”表彰外，張曉東還曾獲得全國五一勞動獎章、中國科學院技術支撐人才、蘇州“創新創業”好青年等稱號。
“‘勞模精神、工匠精神’在科研領域尤其重要，對事物、問題的堅守執著、專業專注、精益求精、一絲不茍都是做好科研工作必備的素質。”面對眾多榮譽，張曉東深入思考了科研工作者的責任和擔當，“認真努力做好本職工作同時，還要不斷提高專業技能和自身素養、開拓進取、大膽探索、勇于創新。”
張曉東總結了自己的“攻關秘籍”：在平凡的工作中堅持不甘平庸的心態，不斷對自我提出更高要求、實現自我超越。秉持著這樣的心態與堅持，一線的科研之余，張曉東也開始反復思考，如何將這份“工匠精神”傳承下去。
在人才培養中，張曉東格外注重培養學生的主觀能動性。“必須將年輕人的內在驅動力與外在科研規范結合，兼具創新精神與學術操守。同時，還要恪守科研工作的嚴謹性，確保數據真實可靠、實驗可重復、論文無學術不端，守得住底線。”張曉東告訴記者，此外還得坐得住“冷板凳”的精神和挑戰“不可能”的勇氣，“當然，身心健康也非常關鍵，這是實現一切的基礎和保障。”
因此，張曉東決定身體力行，言傳身教地傳遞“工匠精神”。
“每個人都有自己的想法，做事情有最基本的規則和方法，以及對事物的認知和態度。科研是探索性研究，即便身為老師，我也不知道全部問題的答案。”張曉東格外看重主觀能動性，必須充分發揮每個人的特長，心往一處想、勁往一處使、擰成一股繩，“同時，我還經常告訴學生，要將個人興趣與國家發展相結合，努力做終身學習者，力爭成為知識型、技能型、創新型的勞動者。”
一手抓科研、一手抓教學，張曉東前行的腳步始終沒有停下。
“近年來我國雖然在新型半導體材料與器件、芯片等領域取得了長足發展，但量還不夠大、面還不夠廣，要做到全面領先、超越還需要共同努力。”回想起2009年的夏天，他懷揣著滿腔熱情走進蘇州納米所，數十載光陰里和納米加工平臺共同成長，張曉東頗為感慨，也更加堅定，“我們將依托平臺優勢，力爭在超寬禁帶半導體、化合物半導體材料與器件、半導體材料與芯片異質異構集成等領域做出自己努力與貢獻。”
張曉東在超凈實驗室（受訪者供圖）
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