编者按
在数字浪潮奔涌的今天，集成电路产业已成为驱动未来的“科技心脏”。从手机芯片到人工智能，从新能源汽车到航天探索，每一项技术突破的背后，都凝聚着集成电路领域科技人才的智慧与汗水。他们以纳米为尺、以创新为刃，在方寸之间雕琢未来，在无声处铸就国之重器。为更好地宣传科技人才，营造好的创新创业氛围环境，市科技局推出“集成电路领域科技人才宣传专题——泉城‘芯’力量”，旨在展现这群“追光者”的坚守与突破：记录实验室里的日夜攻坚，解码生产线上的精益求精，传递人才与产业共生的“芯”故事。
王守志，山东大学晶体材料国家重点实验室、新一代半导体材料研究院教授、博导，山东晶镓半导体有限公司创始人、总经理。山东省优秀博士学位论文获得者，国际期刊《Advanced Powder Materials》青年编委和《Materials》期刊客座编辑，中国物理学会固体缺陷专业委员会委员。
在全球半导体产业的版图上，氮化镓（GaN）是一颗耀眼的“新星”，它不仅是新一代光电、射频与功率芯片的核心材料，更是5G通信、国防装备、新能源应用的战略基石。然而，多年来大尺寸、高质量GaN单晶衬底的制备一直是“卡脖子”难题，面临国际技术垄断、设备依赖进口、工艺缺陷频发等层层封锁。在这场关乎国家科技自主权的攻坚战中，王守志教授用十余年专注与坚守，推动GaN从“实验室样品”走向“产业化量产”，让这颗材料“新星”照进了中国的集成电路与国防安全。
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从“学术探索”到“电化学首秀”，GaN首次
走进存储器件世界
2015年起，王守志踏入山东大学晶体材料研究所，专注GaN单晶的生长机理与性能研究。在当时，国内GaN应用主要集中在光电子领域，鲜有人将其引入高性能电化学器件。王守志敏锐地意识到，GaN具备优异的耐高温稳定性与出色的电子迁移率，将其用于电化学存储，不仅能够拓展体块晶体材料的应用边界，还可能引领新一轮电化学器件性能革命。他在国际上首次将GaN单晶应用于电化学存储系统，并取得了优异的功率密度。在该领域，他作为第一/通讯作者，在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials等国际顶尖期刊发表高水平SCI论文40余篇，申请专利20余项，系统揭示了GaN作为高性能电极材料的存储机理，为氮化物半导体晶体在电化学储能领域的应用奠定了学术基础。正如中国中车总工程师阮殿波所评价的那样：“这项研究将推动半导体晶体作为高性能电极材料在储能领域的应用”，这不仅是对成果的肯定，更是GaN材料从光电向电化学跨界应用的里程碑。
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复合图形衬底技术——攻克“HVPE-GaN
自剥离”的行业难题
在氢化物气相外延法（HVPE）制备GaN的过程中，蓝宝石衬底与GaN之间存在显著的晶格和热失配，导致应力积累、裂纹频发，以及衬底难以分离。全球范围内，这一“剥离难题”长期困扰着产业化进程。王守志教授受其在德国深造期间学习的阵列图形技术启发，带领团队率先提出复合图形衬底技术，在MOCVD-GaN与HVPE-GaN的生长界面引入纳米-微米尺度的图形化软连接结构，构筑应力缓冲与空隙诱导的双重机制。该策略不仅有效阻断了位错的延伸，使位错密度降低至国际先进水平，还实现了蓝宝石与GaN衬底的100%自剥离，彻底告别了复杂的机械或激光剥离工序，大大提升了生长良率。
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从“GaN单晶”到“数千万元融资”，GaN的
产业化跃迁
科研成果的价值，在于走出论文、落地生产、转化成生产力。在山东大学晶体材料全国重点实验室主任徐现刚教授的鼓励下，王守志教授及其团队深刻认识到，要想突破高质量GaN“卡脖子”难题，必须跨越从科研到产业化的鸿沟。多年来王守志深耕该领域，不仅带领团队自主研制出“国产化的HVPE-GaN”生长装备，还构建了全流程的GaN单晶生长与加工的工艺体系，实现了原子级光滑、无损伤表面的量产标准，打破国际垄断。
在成果转化方面，王守志将GaN单晶技术以500万元转化落地，联合创办山东晶镓半导体有限公司，并担任总经理兼技术负责人。短短2年，公司完成数千万元融资，跃级成为国内高质量GaN衬底的重要供应商，为蓝绿激光器、新一代有源相控阵雷达、高能微波器件等提供核心材料。从最初的实验室小批量样品，到如今的大尺寸高质量自支撑GaN衬底稳定产出，王守志实现了GaN衬底“科研成果”到“产业支柱”的跨越，使我国在该战略材料领域取得重大突破，解决国家重点“卡脖子”技术难题。
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结语：以“芯”铸剑，向未来进发
从首次将GaN单晶推向电化学存储应用，到破解HVPE-GaN自剥离，再到实现自支撑GaN衬底的产业化，王守志教授用十余年的时间，在材料科学研究与产业应用之间架起了桥梁。正如他常说的：“科研不仅要做到‘能用’，更要做到‘领先’”。如今，他的团队正瞄准全球产业的制高点，向更大尺寸、更低缺陷密度的GaN晶体迈进。在中国集成电路与新材料的浪潮中，这颗由王守志教授团队雕琢的“GaN之芯”，正为国家科技自立自强注入持久动力。
来源：济南市科学技术局
编辑：刘俊麟
校对：李 卓
审核：张 琦
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