原子尺度实时表征与调控助力自旋芯片和集成电路产业发展——2023年度中国仪器仪表学会科学技术奖获奖项目解读

为了支撑集成电路产业快速发展，集成电路高端装备制造已经上升为国家战略。破解集成电路产业“卡脖子”问题，一大关键是实现高端装备制造的自主可控。

自主创新：

面向后摩尔时代集成电路领域高水平科技自立自强的重大需求，亟需打破垄断、突破相关高端装备关键制造技术。北京航空航天大学赵巍胜教授团队创新突破超高精度复杂薄膜制备、多靶超高真空共溅射技术，超高真空下超快磁光测量技术，离子束调控设备高真空集成、离子束能量连续精确调节技术，超高真空互联和无磁传输技术，研制全球首套原子尺度界面自旋电子的原位实时表征与调控系统，应用于自旋芯片相关技术研究，并对关键技术突破进行产业化应用推广。

超高真空磁控溅射设备

追求卓越：

团队从2017年开始进行自旋芯片制造和测试核心设备工程化开发：超高真空磁控溅射设备，薄膜沉积精度达到单原子层级别；多物理场高分辨率磁光克尔显微镜，关键技术指标如磁场反应特征时间达到400 ns；晶圆级磁光克尔测试仪可用于自旋芯片生产过程中的晶圆薄膜性质精确表征。系列自旋芯片材料制备和表征仪器的研制成功和推广应用，填补了相关领域的空白，促进了我国自旋芯片和集成电路产业的独立自主发展。

晶圆级磁光克尔测试仪

产学研结合：

目前团队基于技术推广应用，联合致真精密仪器（青岛）有限公司和合肥致真精密设备有限公司两家仪器设备公司，完成超高真空高精度磁控溅射仪等3类设备的研制和量产，相关成果已应用于清华大学、中科院物理所、北京超弦存储器研究院、中国电科集团、电子科技大学、上海科技大学、中国计量大学、吉林大学等行业顶尖单位，实现了集成电路领域若干“卡脖子”设备的国产替代，推动了自旋芯片产业发展，取得了显著的经济效益和社会效益，累计创造经济产值7000余万元。

2023年10月，“原子尺度界面自旋电子的原位实时表征与调控系统”项目荣获中国仪器仪表学会科技进步一等奖。