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高性能晶圆级铁电/压电薄膜制备关键技术及产业化

成果类型:: 实用新型专利,新品种

发布时间: 2022-10-09 13:26:04

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 陈雪 | 2022-10-09 13:26:04

该研究采用溶胶凝胶法批量制备高性能晶圆级铁电/压电薄膜,彻底解决该领域长期被国外卡脖子的现状。团队40余年技术积淀,凝聚三代科学家研究成果,取得国际、国内专利超50项。从胶体配制、晶化退火全流程突破制备工艺和智能装备技术,采用独创的胶体配制技术解决了铁电薄膜材料击穿电场低的技术难题,实现在4-8寸Si、玻璃、云母、GaN等多种衬底上批量制备,并实现元素周期表上氧化物铁电/压电薄膜从成分、结构到性能的量身定制。团队所制备的锆钛酸铅(PZT)压电薄膜产品综合性能和性价比优于日本 TDK公司、罗姆半导体、爱发科等厂家的同类产品,处于国际领先地位。

现有铁电压电薄膜的制备技术主要包括磁控溅射、脉冲激光沉积法、原子层沉积法以及溶胶凝胶法等。磁控溅射、脉冲激光沉积法以及原子层沉积法等薄膜制备技术通常只适合于实验室条件下进行研究工作,而对于在工业化级别中进行批量化制备时却显得无能为力。相比之下,无论在投资成本、运行成本、薄膜质量的重复性、均匀性、制备效率以及新产品研发速度上,尤其在批量化制备程度上,溶胶凝胶薄膜制备技术都是最佳不二之选。

高性能压电薄膜材料在电子、信息、能源、医疗、军事等领域具有极其广泛的应用背景,例如能量收集与转换器(用于微机电系统(MEMS)扬声器、换能器等)、固态电卡制冷器件(用于MEMS芯片制冷器件、红酒柜等)、高功率密度高能量密度储能电容器(用于心脏起搏器、脉冲电源、激光引爆、电磁炮弹等)、微位移控制器(用于照相机快门、速度/加速度以及压电传感器等)、相控雷达用移相器(用于车载雷达、无人机、玩具车等)、热释电红外检测器、光开关、数据存储器等民用以及军用领域。彭彪林教授一直从事压电铁电薄膜的技术创新,经过十余年的探索与发展,成功制备了高品质的压电薄膜,广泛的被行业内所认可。检测结果显示,彭彪林教授所制备的高品质压电薄膜的综合技术指标全面领先。项目的建设不仅可以弥补我国高品质压电薄膜先进技术的空白,还可有效满足压电薄膜器件行业生产高品质产品的需要。

西安电子科技大学的华山学者特聘教授彭彪林博士(IAAM Fellow,博士曾就读于英国皇家军事科学院)通过十余年时间、六千次以上实验以及总投入五千万以上经费攻克了超绝缘铁电/压电薄膜的溶胶凝胶批量化制备技术。目前可实现元素周期表上氧化物铁电/压电薄膜从成分、结构到性能的量身定制。所制备的锆钛酸铅(PZT)薄膜产品综合性能超过日本三菱综合材料株式会社同类产品,处于国际领先地位。 国内外已有多家知名研究机构以及企业向其索要样品或要求进行技术合作开发或提供技术指导,其中包括:清华大学、华中科技大学、澳门大学、国内某JG研究所、海尔集团、九州集团、西安交通大学、香港理工大学、香港科技大学、英国剑桥大学、利兹大学、帝国理工大学、新加坡国立大学等。

从市场规模看,受益于人工智能、5G通信、物联网等新产业高速发展带动,预计未来薄膜型压电器件产业将有较快增长。据 Yole 报道,压电MEMS 市场在 2018年至 2024 年期间将实现显著增长,整体市场营收的复合年增长率约为8.3 %,出货量的复合年增长率约为11.9 %。整体来看,传统产品如惯性 MEMS、压力 MEMS 及喷墨头 MEMS 增长空间有限;振荡器、指纹、热电 MEMS 等渗透率仍有较大提升空间,未来发展前景看好。

根据《压电器件:从块体型到薄膜型-2019版》报告介绍,基于压电薄膜的MEMS器件市场在2024年将高达80亿个,总产值超过60亿美元。按照单片压电薄膜四英寸大小来计算,仅MEMS扬声器这一应用领域总的薄膜需求量就高达800万片。若加上相控阵雷达移相器,固态电卡制冷器等其它新兴应用领域,可想而知其市场应用需求量是十分巨大的。

出让5%的股权,融资2000万元,天使轮。

希望投资机构具有一定的MEMS传感器方面的背景,能介绍上下游产业链的客户群。