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郑大故事:甘坐冷板凳 潜心磨一剑——记“平板显示用高性能ITO靶材制备关键技术及工程化”项目荣获2020年度国家技术发明奖二等奖

发布时间:2021年11月25日 信息来源:

郑大故事:甘坐冷板凳 潜心磨一剑——记“平板显示用高性能ITO靶材制备关键技术及工程化”项目荣获2020年度国家技术发明奖二等奖

11月3日,2020年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重召开。郑州大学主持完成的“平板显示用高性能ITO靶材制备关键技术及工程化”项目荣获国家技术发明奖二等奖,郑州大学材料科学与工程学院院长、河南省资源与材料工业技术研究院院长何季麟院士为项目主持人,材料科学与工程学院孙本双教授和舒永春教授等为主要完成人。

“这是对团队近二十年来甘坐冷板凳、潜心磨一剑的认可,是荣誉更是鼓励,我们将继续在关键金属与先进靶材料领域勇攀高峰,实现更多从‘0’到‘1’的突破。”何季麟说。

2018年,《科技日报》公布了制约我国工业发展的35项“卡脖子”技术,其中ITO靶材料赫然在列。

ITO靶材,又称氧化铟锡材料。日常生活中手机屏幕、电脑显示器、平板电脑等各种显示屏都离不开它。显示屏的玻璃基材原本不透明不导电,需要在表面涂上一层膜使之导电又透明,这个膜就是ITO膜。制备时需要先把它做成一块靶材,再用磁控溅射离子束对着靶材进行高速轰击,将其气化溅镀到玻璃基板上,就形成了这层膜。它不仅用于有机发光显示和触控面板,还用于太阳能电池和抗静电镀膜、EMI屏蔽的透明传导镀膜等,在全球拥有广泛的市场。

中国是铟资源大国,原材料却大量出口到日韩,而后再高价购买他们的靶材产品。2018年国内还没有一家企业能做超过32英寸的靶材,烧不出大号靶材,中国平板显示制造就陷入困境,仰人鼻息,这也让何季麟很心痛。

技术保密、装备不卖、无材料可查,外国对我国进行技术全方位封锁。为了解决这项“卡脖子”技术,90年代中期,在何季麟的带领下中国率先开发氧化物靶材。“刚开始做靶材料研究时,别人提指标要求,我们来实现。看着实验室的各项数据比较满意,我们拿着样品去镀膜检测,却发现相差甚远。”舒永春说。用时间轴来呈现这个项目漫长的研发历程就是:1996-2005年从无到有,2005-2015年自主研发,2015年至今并跑、超越。

自2015年来到郑大,何季麟深耕于两个领域并取得重大突破,一是半导体集成电路用的金属与合金板材料,二是平板显示方向上所用的氧化物材料,潜心研发这两大材料并实施产业化。“这是党和国家关注的、需要重点突破的‘卡脖子’关键技术。”何季麟说。他组建了自己的研究团队,从原先的仅有7人,到现在已有40多名科研人员。

2018年,在何季麟的带领下,以郑州大学、宁夏冶炼厂、福建阿石创联合团队为代表的中国科研力量,实现了大尺寸ITO靶材制备关键技术突破,产品迅速进入中国京东方世界最大平板显示生产龙头企业。“我们自己合成原料、自主研发,形成了一条与日韩不同的工艺路线,申请了知识产权和国外专利,建立中试车间、靶材中试产业,性能已经超过了日韩的产品。”先进靶材料研究中心支部书记宋建勋说。

今天,这项成果终于使中国ITO靶材制备实现了从无到有、自主研发到并跑超越的突破,中国ITO靶材产业化技术自主创新体系初步形成,已经建成了年产66吨生产线,产品率先批量应用于京东方高世代TFT生产线。近三年新增销售额1.05亿元,利润953万元,新增应用效益47.4亿元,利润5.1亿元。中国8.5G以上靶材市场占有率5%,实现高端应用由“0”到“1”的突破,打破国外技术封锁,迫使日本ITO靶材降价80%,为靶材料中国制造到中国创造作出了示范引领性贡献。

“此次获得国家科技进步二等奖,是何季麟院士团队多年来持之以恒、团结协作、集中攻坚的结果。”材料科学与工程学院党委书记王瑞波说。

何季麟1945年9月出生于河南开封,大学毕业后分配到宁夏工作,长期从事有色、稀有金属冶炼与加工理论和工程化技术的研究开发,开创了具有自主知识产权的钽铌金属冶炼、加工工艺、技术与方法并实现了工程化应用。

2015年,何季麟以学科首席特聘教授的身份来到郑州大学,担任新成立的河南省资源与材料工业技术研究院院长。他深入了解学校材料学科的现状,结合河南省的优势产业进行学科布局,围绕“服务国家战略需求、服务河南有色金属产业”,布局了金属与合金靶材、氧化物靶材、高纯金属制备、铝绿色冶炼、镁绿色冶炼等8个新的研究方向,组建了“先进靶材研究中心”,着力打造国内领先、国际先进的研发团队。

“何院士给我们确立了一个靶材梦,即做出一两种靶材,解决一两项‘卡脖子’问题,将靶材推广应用到国家经济主战场,在先进靶材研究领域占有一席之地。为了攻破一些科技难题,他时常带领团队在中心工作到深夜,凌晨1点回家是很常见的事情。我们青年老师都熬不住了,但76岁的他仍坚守一线。”材料科学与工程学院副院长王海龙感慨。

“何院士凡事以身作则、躬身力行,什么事情都冲到第一线,这么大年纪,很多事情他亲自带着大家做。他还给我们青年老师强调很多实验一定要亲自去做,不能只让学生做,否则不知道问题出在哪。” 宋建勋说。

在科学研究中,何季麟强调学以致用、服务社会。团队副研究员刘洋表示,何院士时常教导我们,所做的研究不能停留写文章发论文,要准确把握国家战略科技力量建设的重点任务,做有用的科研,更好支撑国家科技自立自强。

2021年,何季麟获评“全国优秀共产党员”。他在给师生做报告时语重心长地叮嘱大家:“创新发展、高质量发展时不我待,要振奋精神、团结奋斗,抓牢接力棒,勇敢肩负起历史赋予我们的使命责任,努力把郑州大学建设成世界一流大学,努力为党和为人民作出更大的贡献!”

目前,先进靶材料研究中心瞄准国家亟需,开展多品种靶材研究,研究涉及金属靶、合金靶、氧化物靶、陶瓷靶等20多个品种,重点攻关半导体芯片铜靶、钛靶、氧化镁靶、薄膜太阳能lMO等“卡脖子”的靶材制备技术,深耕靶材料基础研究的同时,也希望为河南产业发展、为国家建设贡献更多力量。“我一辈子与科学技术结缘,几十年与冶金专业、材料制备技术相伴,只要我还能做得动,就会继续发挥余热,做更多的科研工作,为科技强国贡献一己之力。”年逾古稀,何季麟依然壮心不已。(李艳丽 撰稿 张宁 摄影)

“平板显示用高性能ITO靶材制备关键技术及工程化”项目荣获2020年度国家技术发明奖二等奖

何季麟院士及其团队进行研讨

ITO成品靶材

 

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