在半導體光電器件研究領域，有一位學者始終秉持著對科研的熱忱與執(zhí)著，不斷探索技術邊界，推動以CVD為核心技術的低維材料器件從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化應用，他就是廣西師范大學電子與信息工程學院/集成電路學院的劉林生副教授。近日，我們有幸與劉林生副教授展開深入對話，聆聽他分享科研經(jīng)歷、技術見解以及對行業(yè)未來的展望。

豐富履歷積淀，筑牢科研根基

科研之路從無捷徑，扎實的學術積淀與多元的實踐歷練，是劉林生副教授探索未知的 “底氣"。

劉林生副教授本碩博均畢業(yè)于蘭州大學，為后續(xù)的科研工作奠定了深厚的理論基礎。不僅如此，他還曾在法國國家科研中心（CNRS）、巴黎十一大 / 巴黎薩克雷大學（2024 年軟科 ARWU 世界排*第 12，2019 年 US News 世界排*第 30）、希臘國家研究與技術基金會（FORTH）、中科院物理所、中科院半導體所等國內(nèi)外著名科研院所與高校工作多年。

這些經(jīng)歷讓他接觸到了不同國家和地區(qū)在半導體光電器件領域的前沿技術與研究思路，也使其對行業(yè)發(fā)展有著更廣闊的視野和深刻的理解。如今，作為廣西師范大學的副教授、碩士生導師，劉林生副教授還身兼 IEEE 會員 / IEEE 光電子分會會員、中國光學工程學會高級會員等多個學術職務，在國內(nèi)外著名期刊如 Nano Lett.、APL、《物理學報》等發(fā)表論文 50 余篇，他引 600 余次，在學術界具有一定的影響力。

聚焦 CVD 技術，破解低維材料制備難題

以CVD為核心破解低維材料制備難題，既斬獲多項發(fā)明專*，更在補齊技術短板上持續(xù)發(fā)力。

談及目前的研究方向，劉林生副教授介紹，他主要從事半導體光電器件方向研究，當前重點圍繞低維光電材料的生長、器件工藝及器件應用展開工作，涉及太赫茲光電導天線、雪崩光電二極管以及微型光譜儀芯片的研制。而在低維材料制備方面，化學氣相沉積法（CVD）是他團隊的核心技術手段。
對于 CVD 法的核心原理，劉林生副教授用通俗的語言解釋道：“CVD 就是利用各種氣體攜帶我們需要的源，在高溫條件下反應生成納米線、二維材料等所需物質(zhì)。同時，通過我們自己搭建的氣路控制系統(tǒng)和相應的支架系統(tǒng)，在生長低維材料的過程中還能加入生長異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)更復雜的功能。"

選擇 CVD 法，并非偶然。劉林生副教授指出，與分子束外延（MBE）、金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）等方法相比，CVD 法具有顯著優(yōu)勢。首先，價格便宜，這使得國內(nèi)外眾多實驗室都能配備該系統(tǒng)，為科研普及提供了便利；其次，靈活性高，通過更換石英管，同一臺 CVD 設備就能制作不同材料的器件?！跋?MBE、MOCVD 這類高*設備，加入某種源后若想更換新源，需要對腔體進行清理，清理不當甚至會導致設備報廢，所以通常設備固定后材料體系就固定了。但我們的 CVD 設備，既能生長三五族、二六族材料，也能生長四六族材料，還能將不同材料混合使用，大大擴展了實驗的可能性。" 此外，CVD 法還能實現(xiàn)低成本化，為材料商業(yè)化前的原型研究提供有力支持。目前，劉林生副教授團隊已憑借該技術拿到多個專*，部分參數(shù)甚至接近高*設備水平。
當然，CVD 法也并非完*無缺。不過，劉林生副教授及其團隊正不斷攻關，致力于彌補其短板，進一步提升該技術在低維材料制備中的性能。

▍相關專*清單 
1.名稱：《一種硅基III-V族軸向異質(zhì)結(jié)垂直納米線陣列APD器件及生產(chǎn)工藝》，專*號：ZL 2021 1 0410344.X 
2.名稱：《一種金屬納米顆粒制備裝置》，專*號：ZL 2020 2 0336560.5 
3.名稱：《一種半導體異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米線的生長裝置》，專*號：ZL 2024 2 0006788.6 
4.名稱：《一種半導體材料的高溫快速退火裝置》，專*號：ZL 2024 2 0250845.5 
5.名稱：《一種太赫茲光電導天線支架裝置》，專*號：ZL 2024 2 0251198.X
6.名稱：《一種改進型的金銀合金納米顆粒制備裝置》，專*號：ZL 2021 2 0981031.5 
7.名稱：《一種納米線多色近紅外光電探測器》，專*號：ZL 2021 2 0415521.9

依托先進設備，加速科研成果轉(zhuǎn)化

科研的突破，離不開先進設備的 “助攻"。在劉林生團隊的實驗室里，卓立漢光的檢測設備協(xié)同發(fā)力，為研究提供精準支撐。

在科研過程中，先進的檢測設備對于驗證器件性能、優(yōu)化制備工藝至關重要。劉林生副教授表示，卓立漢光的相關設備為他們的研究提供了重要支持。目前，他們使用的卓立漢光系統(tǒng)包括變溫PL光譜系統(tǒng)和太陽能電池外量子效率測試系統(tǒng)。

“這些系統(tǒng)能對我們生產(chǎn)的材料進行表征，幫助我們了解材料的純度、結(jié)構(gòu)等關鍵信息，為后續(xù)的器件研發(fā)和工藝優(yōu)化提供了精準的數(shù)據(jù)支撐，讓我們能更快速地推進研究進程，加速科研成果向?qū)嶋H應用的轉(zhuǎn)化。" 劉林生副教授說道。

展望應用前景，指明產(chǎn)業(yè)化方向

憑借跨域科研經(jīng)歷，劉林生對低維材料器件的應用前景有著獨到判斷。錨定兩大核心方向，全力推進產(chǎn)業(yè)化落地。

憑借多年的研究經(jīng)驗以及在海外的工作經(jīng)歷，劉林生副教授對納米線器件及材料在太赫茲、類腦計算等領域的應用前景有著獨到的見解。

他介紹，團隊目前主要聚焦兩大方向，首先是光電探測與光電器件。其中，太赫茲器件相關研究依托國家自然基金項目開展，主要研發(fā)太赫茲光電導天線，用于產(chǎn)生和探測太赫茲波?！斑@一方向的研究已非常接近產(chǎn)業(yè)化，我們已安排學生推進芯片產(chǎn)業(yè)化工作，準備搭建太赫茲時域光譜儀。該光譜儀可應用于大健康、生物醫(yī)療、物質(zhì)探測等領域，而且太赫茲波相比X射線更安全，市場潛力巨大，目前也已得到華為的關注。"

另一方向則是納米線、二維材料的生長以及雪崩光電二極管探測器的研發(fā)，團隊同樣拿到了包括發(fā)明專*在內(nèi)的多個專*，并在不斷推進相關研究。劉林生副教授表示，太赫茲光電導天線所使用的材料通過分子束外延技術在中科院物理所生長，而納米線、二維材料則可在團隊改造的 CVD 系統(tǒng)中生長，且已實現(xiàn)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的生長突破，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化奠定了堅實基礎。

在他看來，太赫茲領域的相關應用有望率*實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化突破，尤其是太赫茲時域光譜儀在多個民生及工業(yè)領域的應用，將為行業(yè)發(fā)展注入新的活力。

以赤誠情懷，助力國產(chǎn)設備發(fā)展

2017 年與卓立漢光結(jié)下了 “科研伙伴" 之緣。談及選擇的理由，他的回答既有 “理性考量"，更有 “情感溫度"。

作為卓立漢光的長期用戶，劉林生副教授從 2017 年來到廣西師范大學后便開始與卓立漢光合作，后續(xù)又陸續(xù)采購了多臺設備。談及一直選擇卓立漢光光譜儀的原因，他提到了兩方面因素：一方面是實實在在的性價比，與國外設備相比，卓立漢光的設備價格更具優(yōu)勢，能在保證性能的前提下降低科研成本；另一方面則是出于對國產(chǎn)設備的情懷，“我還是喜歡用國內(nèi)的設備，現(xiàn)在我們實驗室購買的很多設備都是國產(chǎn)化的，也希望能為國產(chǎn)設備的發(fā)展貢獻一份力量。"

同時，劉林生副教授也對卓立漢光未來的設備升級提出了期望。他表示，隨著國外對相關設備的禁運和限制，發(fā)展國產(chǎn)光電設備已成為大勢所趨，卓立漢光在這一領域做得非常出色?！拔蚁Ｍ磥碜苛h光能根據(jù)科研人員的個性化需求，提供設備搭建和定制化服務。不僅能為我們節(jié)省時間和精力，對國內(nèi)其他科研人員來說也是一大福音。畢竟，科研的重大進步往往伴隨著設備的升級，新的測試手段才能推動重大突破的產(chǎn)生。"

從深耕 CVD 技術到推動太赫茲器件產(chǎn)業(yè)化，從依托先進設備加速科研進程到支持國產(chǎn)設備發(fā)展，劉林生副教授始終在半導體光電器件領域腳踏實地、不斷探索。相信在他及眾多科研工作者的努力下，我國在該領域的研究將不斷取得新突破，為行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更多可能。

【致卓立漢光的同行者】
感恩相伴，不負信賴！

【老師簡介】

劉林生，廣西師范大學電子與信息工程學院/集成電路學院，廣西類腦計算與智能芯片重點實驗室，廣西高校集成電路與微系統(tǒng)重點實驗室，副教授，碩士生導師，IEEE會員/IEEE光電子分會會員，中國光學工程學會高級會員，中國電子學會會員，廣西電子學會專家委員會委員，廣西人工智能學會會員，本碩博畢業(yè)于蘭州大學，曾在法國國家科研中心（CNRS）、巴黎十一大/巴黎薩克雷大學（2024年軟科ARWU世界排*第12，2019年US News世界排*第30）、希臘國家研究與技術基金會（FORTH）、中科院物理所、中科院半導體所等國內(nèi)外著名機構(gòu)學習與工作多年，現(xiàn)從事太赫茲天線、低維光電器件和微型光譜儀及相關應用等方面研究工作，在國內(nèi)外著名期刊如Nano Lett. , APL, 《物理學報》等發(fā)表論文50余篇，他引600余次。

主要研究方向：主要從事低維尺度下的納米光電材料生長、光電器件制備與應用研究。具體有：太赫茲輻射源/探測器制備（6G通訊、安全檢測、生物醫(yī)學應用等的核心器件），低溫材料生長及光電器件應用（如微型光譜儀、光電探測器等）。