“纳米积木”（原子层范德华纳米材料及其异质结构），就是把不同的层状材料的单层或少层分离出来，像搭积木一样，通过堆叠、旋转等方式，设计特定的形状或结构，形成一个自然界中不存在的 “人造晶体”。
山西大学光电研究所韩拯就是玩转 “纳米积木” 的一位年轻教授，他通过设计特殊的结构，借用传统半导体器件的范例，在微纳米尺度新型半导体结构，展示了二维层状材料垂直组装电子器件的诸多新奇物理现象。
韩拯和合作者首次利用二维原子晶体替代硅基场效应鳍式晶体管的道沟材料，在实验室规模演示了目前世界上沟道宽度最小的鳍式场效应晶体管，将沟道材料宽度减小至 0.6 纳米。同时，获得了最小间距为 50 纳米的单原子层沟道鳍片阵列。
此外，他带领的研究团队首次报道的二维本征铁磁半导体自旋场效应器件，为继续寻找室温本征二维铁磁半导体提供了指导意义。
图 | 《麻省理工 科技 评论》“35 岁以下 科技 创新 35 人” 2020 年中国区榜单入选者韩拯
凭借上述研究成果，韩拯成功入选 “35 岁以下 科技 创新 35 人”（Innovators Under 35）2020 年中国区榜单，获奖理由为用二维功能材料制造新型的纳米电子器件，以新型的原子层次制造路线突破半导体工艺，为后摩尔时代晶体管工艺寻找新方案。
铅笔芯的主要成分是石墨，是典型的范德华材料。由于石墨中碳原子层与层之间的范德华结合力较弱，在纸上写字过程当中笔尖上“蹭”下来的二维碳纳米片，就成为了宏观下人们看到的字迹。直到 2000 年左右，英国曼彻斯特科学家安德烈・海姆（Andre Geim，AG）和康斯坦丁・诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）首次把石墨的单原子层（约 0.3nm 厚）分离了出来，并因此获得了 2010 年诺贝尔物理学奖。
韩拯以此为灵感，对物理、材料工程、微观世界等科学领域愈发好奇，这也跟他的成长经历息息相关。
韩拯是江苏人，本科考入吉林大学物理学院，开始核物理专业学习。之后考入中国科学院金属研究所材料学硕士专业。2010 年，他在法国国家科学中心 CNRS 下属的 NEEL 研究所攻读纳米电子学与纳米 科技 博士学位。其导师对于他的评价是：“年轻躁动、充满创新活力。”
之后他作为博士后，在美国哥伦比亚大学物理系，从事范德华人工异质结构的维纳器件量子霍尔效应和电子光学等物理性能研究。
“随着对自身行业的不断深入了解和研究，渐渐地进入了角色，也爱上了科研。” 韩拯告诉 DeepTech。
期间，他作为共同第一作者，完成了二维d道输运电子在 pn 结界面的负折射工作，为实现新的电子开关创造了基础，被 Physics World 杂志评为 2016 年度十大物理学突破之一。
在 2015 年 9 月，而立之年的韩拯决定回国，之后一直在中国科学院金属研究所开展新型人工纳米器件的量子输运调控研究。
对于他而言，在研究当中最享受和最开心的事莫过于，本来一个不太明白的事，不断地通过数据积累与同行讨论之后把它弄明白。
之后，韩拯团队以少数层二硫化钼为研究体系，利用超薄（少数原子层）的六方氮化硼（h-BN）作为范德华异质结的隧穿层，系统开展了隧穿晶体管器件研究。
图 | 硫化钼隧穿晶体管光学照片（比例尺 5 微米）、多工作组态整流效应、以及垂直方面切面图
通过在金属和半导体 MoS2 界面之间引入隧穿层 h-BN，可有效降低界面处的肖特基势垒，从而实现通过局域栅电极对通道 MoS2 费米能级的精确静电调控。所获得的 MoS2 隧穿晶体管仅通过门电压调控，即可实现具有不同功能的整流器件，包括 pn 二极管、全关、np 二极管、全开器件。
这项工作首次将双向可调的二极管和场效应管集成到单个纳米器件中，为未来超薄轻量化、柔性多工作组态的纳米器件提供了研究思路。
之所以选择纳米新材料这个方向，除了自身专业背景之外，更重要的是韩拯对科学一直抱有好奇心。
对此，韩拯表示：“硬盘的读写速率速度越来越跟不上 CPU 的运行速度，如果能把它俩合到一起去做存算一体，可以提高计算机的性能。最直接的方法就是把硅半导体与磁复合到一起，变成一个磁性半导体。”
韩拯团队采用惰性气氛下原子层厚度的垂直组装，发现 3.5nm 厚的 Cr2Ge2Te6 材料在铁磁居里温度以下能够保持优秀的载流子导通性，并且能够实现电子与空穴的双极场效应。该型纳米器件在门电压调控下，磁性亦能得到有效调控，并且与电输运相仿，存在双极门电压可调特性。
“磁性的来源是电子自旋和自旋之间的相互作用。目前，人们发现的室温铁磁性基本上要么在金属当中，要么在绝缘体当中，半导体的磁性很难维持到室温。科学家们一直在积极研究寻找室温下堪用的磁性半导体。” 韩拯告诉 DeepTech。
少数层 Cr2Ge2Te6 是目前已知的首个拥有内禀自旋和电荷态密度双重双极可调特性的二维纳米电子材料，这为继续寻找室温本征二维铁磁半导体提供了一定的指导意义。
例如，来自新加坡国立大学的研究团队在该研究基础上，进一步加强了离子掺杂胶的载流子浓度，将少数层 Cr2Ge2Te6 的铁磁居里温度增强了 4 倍，达到 250K（零下 25 摄氏度）温度。
除此之外，韩拯与合作者首次针对具有巨大面内电导率各向异性的二维材料碲化镓，通过垂直电场实现了对该各向异性电阻率比值的调控，从 10 倍调控至高达 5000 倍，该数值为目前已知二维材料领域里报道的最高记录。
这意味着发现了电子世界的 “交通新规”：在晶格传输过程中，受外电场的影响，电子的导电特性沿着不同方向表现出了一定的差异。
也就是说，如果将电子传输通道比喻成两条垂直的繁华街道。当没有电场时，一条是另一条通过率的 10 倍左右。一旦施加一定强度的外电场，这两条 “车道” 上的电子通过率差别可高达 5000 倍。
站在科幻角度来描述，这种材料可以制作成为一种新型各向异性存储器，当该存储器中一次性写入的数据，沿其中一个方向读取出来的是一本小说，而沿另一个方向读取出来的，则是一部电影。
发现的二维极限 GaTe 纳米电子器件展示出了门电压可调的、面内巨各向异性电阻效应（Giant Anisotropic Resistance），为实现新型各向异性逻辑运算、存储单元、以及神经元模拟器件等提供了可能。
之后，韩拯与合作者湖南大学刘松教授、金属研究所孙东明教授等人，首次提出了利用二维原子晶体替代硅基场效应晶体管 FinFET 的 fin 的沟道材料，通过模板生长结合多步刻蚀的方法，制备出了目前世界上沟道宽度最小的（0.6nm）鳍式场效应晶体管（FinFET），也是目前世界上最薄的鳍式晶体管。
FinFET 是一种为了解决由于进一步集成化需求，硅基平面场效应晶体管的尺寸被进一步缩小所引起的短沟道效应等问题，采用将沟道和栅极制备成 3D 竖直形态的鳍（fin）式晶体管。然而，受限于目前微纳加工的精度，报道的硅基 FinFET 沟道宽度最小约为 5nm。
该团队采用自下而上 Bottom-up 的湿法化学沉积，在高度数百纳米台阶状的模板牺牲层上连续保形生长单层二维原子晶体半导体，最终将 FinFET 的沟道材料宽度缩小至单原子层极限的亚纳米尺度（0.6 nm），几乎达到物理极限。
同时，采用多重刻蚀等微纳加工工艺，基于此制备演示了最小间距为 50 nm 的单原子层沟道鳍片阵列，为后摩尔时代的场效应晶体管器件的发展提供了新方案。
在工业界，尤其在半导体工业，大家都希望芯片的尺度越来越小，性能越来越高。FinFET可以把平面通道变成站立通道，这样就节约了大量的空间，如此一次就能在更小的面积里，储存更多的芯片或运算单元。
简单来讲，韩拯其主要研究的是功能材料在尺寸非常非常小的时候，有哪些有趣的物理性质和新奇的物理行为，并进一步利用这些有趣的物理现象，来组装制造成纳米尺度下的低功耗、多功能、智能化的小型电子器件。
事实上，一些范德华材料已经在例如透明柔性电子、能源催化等诸多性能方面超越了传统材料，具有诱人的发展前景。
“团队目前虽然以基础研究为主，但也正在逐渐努力从实验室走向应用，我们需要进一步在原始创新以及与应用研究交叉结合等方面多下功夫”。如何实现从零到一的创造发明，并不断加强研究的深度，将是韩拯团队后续工作中的首要目标。
“我们知道这很难，但是仍然要努力学习做一名孤独的研究者，一方面，是静下心来钻研的孤独，另一方面，则是在创新创造上独树一帜。” 韩拯告诉 DeepTech。
在下一阶段，韩拯表示将继续深耕纳米积木领域，专注在新原理、新结构、新制造方式等科学目标。用自下而上、原子层次制造的路线，与目前主流的自上而下半导体工艺相结合，从而展现更多的可能性。
相信在摩尔定律行将失效不久的将来，小尺寸的突破口，一定出现在纳米制造领域，例如自组装、生物模版、原子层次 3D 打印等等。
京东方之后，华星光电正在崛起老麦道
2022-02-18 14:01优质数码领域创作者
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最近看到一个和专利有关的数据，我国国际专利申请量连续三年位居世界第一，其中，被誉为"面板之王"的华星光电进入国际专利申请数量前50强。
据报道，共有13家中国企业进入全球PCT国际专利申请人排行榜前50位，依次是华为、OPPO、京东方、平安科技、中兴通讯、VIVO移动通信、深圳大疆、深圳瑞声声学科技、武汉华星光电、深圳华星光电、腾讯、字节跳动、小米。
本文就以此探讨一下华星光电这家在面板领域异军突起的企业，在笔者看来，中国的半导体发展任重而道远，而在这个最容易被西方卡脖子的领域，上述13家企业凭借自身的努力在中国半导体发展历史上留下了点点星光，即便有时不那么耀眼，也能为后来者指明前进的方向。
笔者开始了解到华星光电，始于两件事：
一是2021年上半年，TCL华星以约10.8亿美元收购苏州三星电子液晶显示科技60%股权和苏州三星显示100%股权，更名为苏州华星光电和苏州华星显示有限公司，自此，三星显示放弃了在中国唯一的8.5代LCD生产线，到2021年10月，TCL华星全资控股苏州华星，TCL华星接盘三星LCD，进一步巩固了其在全球LCD面板市场龙头的地位。
同时，TCL华星也是三星显示的供货商，三星的平板电脑TAB S7的LCD屏幕正是由华星光电供货，根据同花顺财经报道，目前三星显示持有TCL华星光电11.03%股权，可见TCL华星光电和三星显示颇有渊源，借助全球最优秀的三星显示的技术和市场影响力，显然有利于TCL华星光电在面板领域走得更深更远。
二是小米手机与TCL华星光电之间的合作愈加紧密，不仅仅小米10、小米MIX4和小米12等重磅机型都是采用华星光电屏幕，去年8月份，小米和TCL光电还签署了共建联合实验室的合作协议，共同研发更先进的半导体显示技术。
除了手机、平板屏幕，估计小米的目标还不止于此，作为TCL科技的十大股东之一，显然小米会和TCL在智能家电领域会有更多的合作。
由此看来，华星光电之于小米，就类似于京东方之于华为，强强联手，互惠互利，而京东方和华星光电也得以快速发展，分别成为为苹果和三星这两大科技巨头的面板供应商。
有理由相信，华星光电或许就是下一个京东方，中国这两家面板生产商的实力至少能让我们在手机等设备的屏幕上建立自主研发优势，避免卡脖子的尴尬。
位于深圳的华星光电是中国著名的电视机品牌TCL跨入半导体领域的成功范例，成立于2009年，专注于半导体显示领域的研发和生产，2019年更名为TCL华星光电，目前在深圳、武汉、惠州、苏州、广州和印度建立了生产基地，拥有8条面板生产线、4座模组厂，投资金额超过2400亿元。
TCL华星光电官方披露的专利数据显示，2020年，美国专利授权数为5379，首次跻身全球前五十，值得注意的是，排名中武汉和深圳华星光电同时排位其中。
目前，TCL华星光电在国内的主要竞争对手是几个在A股上市的面板企业：京东方、深天马、维信诺、华映科技、龙腾光电和和辉光电，其中京东方无疑是中国面板企业的龙头老大。
京东方（BOE）成立于1993年，1997年京东方通过与台湾冠捷合作进入台式显示器领域，上市后，京东方开始液晶显示领域的布局，意图进入方兴未艾的TFT-LCD液晶显示市场，但限于日韩的专利和技术壁垒，一直没有突破的机会。
到2003年机遇来了，当时韩国现代公司为了减负要出售TFT-LCD业务，京东方以3.5亿美元将其收购，从而获得相关的技术产权、团队和营销网络，全面进入LCD市场，从2005年开始，因为京东方的努力，中国实现了自主生产液晶显示屏，结束了依赖日韩进口的局面。
到2019年，京东方国际专利申请数量位列全球第六，同时京东方成为华为的重要合作伙伴，为华为旗下Mate和P系列等产品供应柔性OLED手机屏幕，另外，据国外媒体报道，京东方已经进入苹果公司产业链，在2021年为苹果供应了近1600万块OLED屏幕。
据京东方数据，在去年实现营收在2150~2200亿元之间，从体量上看，京东方已经超过三星显示，但需要注意的是，三星显示现在已经将精力转向研发更高端的OLED面板，而京东方的LCD屏则是全球第一。
实际上，京东方走的也是三星显示曾经走过的路径，三星显示是过去的全球LCD老大，不过随着技术的发展，加上三星显示属于三星电子旗下的业务线，三星显示也有更多的底气放弃LCD而主攻OLED，显然是为了在未来的市场中保持技术优势，对京东方而言，目前LCD仍然是市场主流，能够通过保持LCD市场增量的同时获得市场和客户，同时在柔性OLED上积蓄技术，也是一条合理的发展路径。
TCL华星光电的营收是合并到上市公司TCL科技报表中，根据2020年TCL科技数据显示，2020年TCL科技营收近770亿元，其中TCL华星光电实现营收近470亿元，同比增长了151.1%，在2020年实现了逆周期成长，以此为依据，2021年TCL华星光电也将保持稳定的增长速度。
尽管TCL华星光电的实力与京东方还有一段距离，但从目前看，华星光电与京东方存在一定的可比性。
首先，技术发展路径大致一样。两者都经历了从LCD面板到柔性OLED显示这样的发展过程，在技术引进上，华星光电无疑引进了三星的相关技术标准，而京东方则是借助了韩国现代的资源得以开拓LCD市场，如今，两者也同时在更先进的柔性OLED显示屏上发力。
其次、市场拓展方式类似。华星光电同时进入了小米和三星的供应链体系，而京东方则进入了华为和苹果的供应链，与全球排名前列的手机厂商获得合作，无疑对双方的发展都是极大的推动。
最后、都是专注于半导体显示领域。半导体显示产业目前主要有三大势力，一是三星显示、夏普、LG为代表的日韩企业；二是以友达光电、奇美电子为代表的台湾企业；三就是以京东方、华星光电、天马、维信诺为代表的国内企业。京东方和华星光电数年来专注于半导体显示领域，成为产业链中举足轻重的中坚力量。
据中信证券数据，2022年全球显示面板规模超过1300亿美元，其中LCD面板占比约70%，也就是说今年整个面板市场仍然还是以京东方、华星光电以及台湾的面板企业为主导瓜分这个市场，所以有理由相信京东方和华星光电还处于加速赛道，京东方无疑还是牢牢地把握住头把交椅，而华星光电以其快速增长的势头能否成为下一个“京东方”，或者紧跟进京东方其后共同建立国内面板全球优势，让我们拭目以待吧！
oe部门是协调工厂与客户之间订单管理的部门。? 岗位职责: 1.按需完成目标客户潜在供应商审核工作2.根据分工,参与制定技术体系文件(APQP DFMEA 变更流程 试制流程及产品特性等)3
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