潜心探测器，剑指世界第一

高妍+毛艳玲

在湖南湘潭高新區，有一家名为湖南正芯微电子探测器有限公司的年轻企业。

虽然仅创立一年多，但他们已经研发出了大面积硅漂移室探测器（SDD）和新型高性能三维硅探测器。

更重要的是，目前他们正在建设的粒子光子超纯高阻硅X光探测器实验室极有分量——建成后，将是国内第一个超纯高阻硅的粒子（如γ射线、中子等）探测器实验室，将作为全国唯一平台来制造超纯高阻硅探测器，打破国际垄断，填补科技空白，满足航天、民用、医疗和国防等领域的广泛应用需求。

为什么是正芯微电子？

又为什么他们能在短时间内做到？

这一切，都要从国家“千人计划”特聘教授李正回国开始。

SDD，又一项国际封锁

2014年2月，李正教授接受国家“千人计划”邀请，全职回国，加入湘潭大学。

在此之前，他曾在世界知名实验室工作多年，主要从事超纯硅高能粒子探测器研制和抗辐照材料与器件物理研究工作，曾领导世界上水平最高的硅高能粒子探测器模拟、设计、开发及制作和检测工作，积累了丰富的研究、实践与管理经验。

硅漂移探测器是半导体探测器的一种，主要用来探测X射线。

最早的SDD探测器概念，在1983年由E.Gatti和P.Rehak两位科学家基于侧向耗尽的原理提出。

据了解，SDD探测器最初只是作为一个二维位置灵敏的探测器提出的，直到被应用到高分辨X射线光谱学中，科学家才发现这种探测器的位置分辨力和能量灵敏度都非常高。因此，它逐渐取代了传统的Si-PIN类探测器，被广泛应用在X光谱仪中，在航空航天、宇宙探索、核科学与技术研究等多个领域表现出极大的应用价值，是世界各国大力发展的探测技术。

李正介绍，目前能生产硅漂移室探测器的厂家以及研究单位，主要集中在德国和美国。生产厂家主要是德国的Ketek和美国的Amtek，年销售额均过亿，占据了绝大多数市场份额；研究单位主要是意大利FBK半导体实验室和美国Bruker，他们都刚刚进入SDD研发，主要为一些科研单位和大学提供试样品。李正所在的那家实验室，正是国际上少数几个集SDD研发和制作为一体的科研单位。

目前在中国，有一些研究单位在对硅漂移室探测器进行研究，但真正研制硅漂移室探测器的企业并没有。可以说，在这一尖端领域，我国完全处于落后状态。同时，因硅漂移室探测器本身在军事应用上的巨大潜力，其设计和制造技术都被高度保密，更被绝对限制出口到中国。

就是在这样的情况下，李正从那家世界知名实验室辞职，回到了中国。他说，希望凭借自己在探测器领域28年的研发制作经验，激发国人在探测器领域开发设计和制作方面的创新能力，为中国在探测器领域的研究发展中争得一席之地。

创新创业，直指国际前沿

回国后，在湘潭大学的支持下，李正除了积极开展人才培养和教育工作外，大部分精力都用在了硅漂移室探测器的研发上。

他组织团队，搭建平台，并领导团队开展了基于高纯、高阻硅材料与SOI工艺的三维沟槽电极硅探测器制备技术、以及高性能超大面积硅漂移室探测器制备技术的研究，解决了基于高阻硅的SOI衬底制备工艺、CMOS电子学与像素探测单元互联工艺、低全耗尽下提高收集效率的工艺以及超大面积硅漂移室探测器电极设计及最优化工艺等一系列关键问题。

其中，三维探测器研究属于国际范围内首次提出，目前尚无同类产品。

而高性能超大面积硅漂移室探测器，集探测器与电路于一体，不仅减少了成本，同时大大提高了器件的精度，填补了国内多项技术空白，引领了国内硅探测器相关研究与技术的发展。

李正团队的研究成果吸引了湘潭高新区的注意，对方有意引进其成果落地本区。又恰逢国家鼓励高校教师创业创新政策频出，在湘潭大学的支持下，李正积极推动产学研相结合，迈出了创业的关键一步。

2015年6月30日，李正教授的超纯高阻硅X射线探测器项目正式入驻湘潭市高新技术开发区并签约。

2016年3月28日，由湘潭市高新技术开发区政府投资，李正以专有技术入股的湖南正芯微电子探测器有限公司正式注册成立，李正出任公司董事长、总设计师。

在李正的设计中，正芯微电子将主要建设超纯高阻硅X光探测器项目，一期主要产品就是硅漂移室探测器，二期和三期将主要开展新型三维探测器的研制。

半年后，公司完成了实验室装修、设备仪器的采购以及员工的储备。10月10日，“湖南正芯微电子探测器有限公司揭牌仪式暨探测器科技前沿与应用研讨会”成功举办，同时宣布“粒子光子超纯高阻硅X光探测器实验室”建设正式启动。

如今，实验室的仪器设备，如氧化炉、匀胶机、双面曝光机等已全部到位，并于2016年11月底调试完成，开始进行工艺的固化工作。

“截至目前，正芯公司的实验工艺流程：氧化—匀胶—光刻—刻蚀—离子注入—镀电极（镀AL）等工艺，已顺利开展。由于每道工艺对参数、洁净度、湿度、温度等影响因素的要求都比较高，所以研发人员还在做参数的微调。”李正介绍，待参数精度达到要求后，后面的工艺进度就可以加快很多，预计能在今年八九月份制出SDD样品。

这一样品，就是前文所提的大面积高能量分辨率SDD，它可缩短X射线光子累积探测时间，有效剔除空间背景噪声信号，可在航天器自主导航领域发挥重要作用，还可应用于军事、科学及工业等领域。

比如以其为核心部件的航天器导航系统能为北斗导航卫星系统、“嫦娥”探月任务、火星探测任务以及未来的行星际探测任务提供长时间高精度自主导航能力，从而实时获取深空探测任务中航天器的位置、速度、时间和姿态等导航信息；可在宇宙的形成和演化、系外行星和地外生命的探索、空间环境下的物质运动规律等宇宙探测热点科学领域发挥重要作用；还可作为医学成像、工业探伤、安全检查等领域的探测器件，具有广阔的商业应用前景。

同时，超纯高阻硅X光探测器实验室的建成，将不仅成为湘潭前沿科学和高新技术的名片，更将成为国内硅探测器研究进步的标志性成果，引领整个研究领域的前沿发展。

而超纯高阻硅X光探测器的产业化，也必将成为中国先进探测器崛起的里程碑，在中国尖端科技填补空白、打破国际封锁的历史上，留下浓重的一笔。希望无限，未来可期。李正和正芯微电子，一直在路上。