中國(guó)粉體網(wǎng)訊  朱嘉琦，哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，國(guó)家級(jí)高端人才。長(zhǎng)期從事晶體及薄膜等研究，擔(dān)任中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)表面工程分會(huì)副主任，中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)極端材料與器件分會(huì)副主任，中國(guó)儀表材料學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，F(xiàn)unctional Diamond、Advanced Materials&Devices副主編，獲得中國(guó)青年科技獎(jiǎng)、省青年五四獎(jiǎng)?wù)碌葮s譽(yù)，獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，黑龍江省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)2項(xiàng)。主持國(guó)家自然科學(xué)基金6項(xiàng)（含重點(diǎn)1項(xiàng)）等科研項(xiàng)目。獲授權(quán)發(fā)明專利82項(xiàng)（轉(zhuǎn)讓21項(xiàng)），在SCIENCE，ADVANCED MATERIALS等知名刊物發(fā)表200余篇學(xué)術(shù)論文，出版學(xué)術(shù)專著2部，譯著1部。

圖源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)力學(xué)中心

研究方向

1.金剛石晶體材料及器件；

2.先進(jìn)薄膜材料；

3.紅外窗口的增透保護(hù)技術(shù)；

4.新型碳材料；

5.氣動(dòng)熱/力失效機(jī)理及抗失效方法；

研究團(tuán)隊(duì)

朱嘉琦教授負(fù)責(zé)的紅外薄膜與晶體團(tuán)隊(duì)孵化于哈工大特種環(huán)境復(fù)合材料技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。團(tuán)隊(duì)以國(guó)家重點(diǎn)需求為研究導(dǎo)向，長(zhǎng)期圍繞功能光電薄膜及晶體、金剛石生長(zhǎng)及應(yīng)用等技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展研究工作，相關(guān)研究成果處國(guó)際前列國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，團(tuán)隊(duì)承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、金剛石相關(guān)專利50項(xiàng)，周邊專利近百項(xiàng)，金剛石相關(guān)裝備、材料及應(yīng)用技術(shù)獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，中國(guó)專利金獎(jiǎng)等榮譽(yù)。

技術(shù)團(tuán)隊(duì)由多位宇航、材料、力學(xué)、能源等交叉專業(yè)博士人才組成，依托于哈工大雄厚的學(xué)科優(yōu)勢(shì)和地方產(chǎn)業(yè)支持，引培并舉，公司在科技創(chuàng)新方面匯聚了一支知識(shí)結(jié)構(gòu)合理、學(xué)科門類齊全的高科技創(chuàng)新人才隊(duì)伍。哈工大和鄭州研究院豐富的技術(shù)儲(chǔ)備和持續(xù)的技術(shù)開(kāi)發(fā)保障了可持續(xù)發(fā)展。

在金剛石領(lǐng)域的研究

近年培育鉆石行業(yè)迎來(lái)爆發(fā)，金剛石材料產(chǎn)業(yè)進(jìn)入大眾視野。哈爾濱工業(yè)大學(xué)韓杰才院士提出金剛石裝備國(guó)產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展要求后，紅外薄膜與晶體團(tuán)隊(duì)耕耘十余載，在攻克了國(guó)產(chǎn)化微波等離子體化學(xué)氣相沉積裝備、大尺寸高導(dǎo)熱金剛石生長(zhǎng)工藝以及金剛石在高端應(yīng)用領(lǐng)域的多項(xiàng)難題后，建立了包含裝備、工藝、應(yīng)用三大板塊百余項(xiàng)專利組成的專利群，同時(shí)把控專利質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了多分支自主可控。

圖源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所

（一）金剛石晶體生長(zhǎng)裝備及工藝

制備設(shè)備是晶體生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，而金剛石生長(zhǎng)裝備卻被國(guó)外“瓦森納協(xié)定”封鎖，課題組從零開(kāi)始，完成了微波源適配、腔體設(shè)計(jì)優(yōu)化、系統(tǒng)集成等工作，實(shí)現(xiàn)大面積高密度均勻自持微波等離子體穩(wěn)定激發(fā)，研制出功率頻率穩(wěn)定、能量密度高、長(zhǎng)時(shí)可靠運(yùn)行等金剛石晶體微波CVD裝備。實(shí)現(xiàn)了自研生長(zhǎng)裝備從無(wú)到有的發(fā)展，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，通過(guò)新產(chǎn)品鑒定，部分指標(biāo)達(dá)國(guó)際領(lǐng)先，對(duì)我國(guó)人造金剛石產(chǎn)業(yè)升級(jí)及下一代半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車有著重要作用。

同時(shí)建立了匹配設(shè)備的金剛石生長(zhǎng)工藝體系，實(shí)現(xiàn)金剛石籽晶缺陷原位修復(fù)，發(fā)明功率-氣壓-溫度耦合調(diào)控強(qiáng)化沉積等離子體的方法，提出大尺寸金剛石同質(zhì)連接控溫及三維模板單晶有序結(jié)構(gòu)合成的方法。采用自研設(shè)備配套晶體生長(zhǎng)工藝，獲得超高熱導(dǎo)率高品質(zhì)大厚度金剛石單晶，熱導(dǎo)率突破2400W/m·K，協(xié)同實(shí)現(xiàn)了金剛石高品質(zhì)及高速率兩個(gè)關(guān)鍵要素。其中核心專利“一種同質(zhì)外延生長(zhǎng)單晶金剛石的籽晶襯底真空釬焊方法”解決了金剛石生長(zhǎng)過(guò)程中的行業(yè)共性難題，降低成本，推進(jìn)了金剛石產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

（二）金剛石的功能化應(yīng)用

在應(yīng)用方面，項(xiàng)目組解決了限制金剛石材料在應(yīng)用過(guò)程中的諸多難題，例如，實(shí)現(xiàn)了第三代半導(dǎo)體材料與金剛石的有效結(jié)合；在氮化鎵器件表面低溫原位合成大面積連續(xù)均勻高導(dǎo)熱金剛石鈍化層；發(fā)明了大面積粗糙界面的低溫高強(qiáng)低熱阻鍵合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了器件到組件級(jí)跨尺度的快速連接方法，通過(guò)了溫循、高低溫和熱阻等應(yīng)用驗(yàn)證，為金剛石晶圓級(jí)散熱應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

同時(shí)，作為“終極半導(dǎo)體”，在金剛石器件方面，團(tuán)隊(duì)提出了多種新理論及方法，優(yōu)化了金剛石界面載流子傳輸能帶，獲得了金剛石雪崩探測(cè)器、高開(kāi)路電壓同位素電池器件、高信噪比自供能式日盲紫外探測(cè)器、金剛石肖特基與門原型邏輯電路等高性能器件，具有三代半導(dǎo)體不具備的抗輻照與高穩(wěn)定性，其中雪崩探測(cè)陣列通過(guò)了合作單位的應(yīng)用驗(yàn)證測(cè)試，為金剛石器件在深空探測(cè)，高超聲速預(yù)警等方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

為推動(dòng)河南省超硬材料重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)強(qiáng)鏈增效，哈工大鄭州研究院積極助推項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)金剛石材料相關(guān)技術(shù)及專利在豫轉(zhuǎn)化，協(xié)助團(tuán)隊(duì)對(duì)接政府相關(guān)單位、匹配產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)資源、引入產(chǎn)業(yè)基金、協(xié)調(diào)落地政策等，成功將團(tuán)隊(duì)產(chǎn)業(yè)化公司“碳真芯材”落地鄭州。

碳真芯材承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)工程項(xiàng)目，技術(shù)實(shí)力雄厚。公司專注于金剛石及其復(fù)合材料的功能化應(yīng)用，產(chǎn)品應(yīng)用于半導(dǎo)體及電子器件散熱、超精密加工、光學(xué)窗口、粒子探測(cè)器等行業(yè)，覆蓋國(guó)內(nèi)多個(gè)省區(qū)。

915MHz金剛石成長(zhǎng)系統(tǒng)及金剛石器件，圖源：哈工大鄭州研究院

金剛石金屬?gòu)?fù)合材料，圖源：哈工大鄭州研究院

在2025年中國(guó)科學(xué)院院士增選有效候選人名單中，朱嘉琦教授在列。此次朱嘉琦教授入選中國(guó)科學(xué)院院士增選有效候選人，不僅是對(duì)他個(gè)人科研成就的高度認(rèn)可，更是對(duì)其團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期以來(lái)在材料科學(xué)領(lǐng)域辛勤耕耘、開(kāi)拓創(chuàng)新的充分肯定。期待在未來(lái)，朱嘉琦教授能繼續(xù)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在科研道路上砥礪前行，為我國(guó)乃至全球的材料科學(xué)發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量，為科研事業(yè)樹(shù)立新的標(biāo)桿。

參考來(lái)源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)、紅外薄膜與晶體、哈爾濱工業(yè)大學(xué)鄭州研究院

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/石語(yǔ)）

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