2025年5月13日，由中國粉體網(wǎng)與密友集團有限公司聯(lián)合主辦的“第四屆半導體行業(yè)用陶瓷材料技術大會”在江蘇昆山成功舉辦！大會期間，中國粉體網(wǎng)邀請到多位業(yè)內(nèi)專家學者做客“對話”欄目，就先進陶瓷在半導體行業(yè)的應用與技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢等進行了訪談交流。本期為您分享的是中國粉體網(wǎng)對中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員李江的專訪。

中國粉體網(wǎng)：請您介紹一下上海硅酸鹽研究所透明陶瓷研究中心。

李江研究員：透明陶瓷研究中心成立于2016年，旨在滿足國家戰(zhàn)略需求。當時，國內(nèi)并沒有針對透明陶瓷方向設立專門的研究中心，基于上海硅酸鹽研究所對透明陶瓷的關注和重視而設立，由黃政仁擔任第一任主任，我和王士維研究員擔任透明陶瓷中心副主任。中心主要研究方向分為兩大類：一類面向光學透明，如光學窗口和裝甲用透明陶瓷；另一類為光功能透明陶瓷，包括固體激光器增益介質(zhì)、安檢CT閃爍陶瓷、磁光陶瓷、電光陶瓷以及熒光陶瓷等。上海硅酸鹽研究所透明陶瓷研究中心經(jīng)過十多年的發(fā)展，我覺得其已經(jīng)建設成為國內(nèi)學科門類最齊全，研發(fā)實力國內(nèi)最強的研發(fā)機構。

中國粉體網(wǎng)：透明陶瓷的種類有哪些？制備方法和應用領域有哪些？

李江研究員：透明陶瓷的種類按照應用來分類，主要分為光學透明和光功能材料；按照材料體系分類，主要分為氧化物類透明陶瓷和非氧化物類透明陶瓷。氧化物透明陶瓷包括石榴石結(jié)構、倍半氧化物以及硫氧化物等，非氧化物包括氟化物、硫化物、氮化物等。透明陶瓷在國防軍工和國民經(jīng)濟領域有著廣泛應用，如用于防彈裝甲、紅外視窗、高折射率相機鏡頭的光學透明陶瓷；用于固體激光器、探測器、光隔離器、光調(diào)制器的光功能陶瓷等。

中國粉體網(wǎng)：請問李研究員，透明陶瓷的研制經(jīng)驗對半導體裝備用先進陶瓷有何借鑒意義？

李研究員：近些年，半導體裝備用透明陶瓷發(fā)展非常迅猛。通常半導體裝備用陶瓷，需要具備以下幾個特性：

第一，高密度。要具備高致密性能，就需要陶瓷材料精密細小，而在透明陶瓷制備過程中，就需要盡可能的排除氣孔，提高透明陶瓷致密性。

第二，高純度。這一點與透明陶瓷的制備要求一致，以堇青石陶瓷為例，其實堇青石陶瓷的開發(fā)是依賴于透明陶瓷技術的。首先我們需要合成高純粉體，再通過控制制備工藝，以實現(xiàn)細晶密致的堇青石結(jié)構，從而獲得良好的性能。此外，像高導熱氮化鋁陶瓷基盤，同時也需要高純材料。所以，總得來講，透明陶瓷技術是可以引用到半導體裝備用陶瓷的。這些技術被引用到半導體裝備用陶瓷的研發(fā)中，有助于提升其整體性能并推動半導體行業(yè)的發(fā)展。

中國粉體網(wǎng)：請問李研究員，氧化鋯透明陶瓷應用領域有哪些？其制備技術上存在哪些關鍵點？

李江研究員：氧化鋯透明陶瓷具有較高的折射率（2.15-2.2）、高硬度和高強度。在應用方面，高折射率的特性，使其可以應用在相機等高折射率鏡頭中，也可以通過加工切割，應用在人造寶石領域。另外，加入稀土離子，經(jīng)過過渡金屬離子，可以讓透明氧化鋯陶瓷兼具多種色彩，具有更多應用潛力。但是其實氧化鋯透明陶瓷發(fā)展還比較短，還需要挖掘這種材料在不同領域的應用，我認為質(zhì)量的提升和成本的降低，可使得氧化鋯陶瓷及多彩氧化鋯透明陶瓷在不同領域獲得更大的應用。

中國粉體網(wǎng)：如何實現(xiàn)氧化鋁陶瓷的高強度和高透明化？

李江研究員：早期的氧化鋁陶瓷一般都是半透明的，因為氧化鋁本身是六方晶系，就算將里面的氣孔全部排出來，如果是大尺寸晶體的話，也會產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，這會導致光線不能順利通過陶瓷。所以在我們的研究中，不僅要選擇高純氧化鋁陶瓷材料，也需要將氧化鋁陶瓷中的氣孔進一步排除基本上要達到接近于零。此外，我們需要精細調(diào)控燒結(jié)助劑種類及數(shù)量、控制制備工藝，最終才可制得兼具高光學透過率和高力學性能的氧化鋁透明陶瓷。

中國粉體網(wǎng)：抗等離子體可使用陶瓷材料有哪些？如何改良氧化釔陶瓷的抗等離子體刻蝕性能？請談談具體的策略。

李江研究員：用于等離子體刻蝕的陶瓷材料主要的包括氧化鋁陶瓷、氧化釔陶瓷以及氧化鋁和氧化釔結(jié)合的復合材料。目前氧化釔基陶瓷是等離子體刻蝕的主流材料，等離子體刻蝕容易發(fā)生腐蝕，會造成刻蝕速度加快，為了提升氧化釔陶瓷材料的抗等離子刻蝕性能，就需要對氧化釔陶瓷進行改性。怎么來改性？一種方法，我們可以通過引入負離子降低氧化釔陶瓷的抗等離子體速度；另一種方法，設計復相材料，如我們實驗室前期做過的氧化釔與氧化鎂合成的納米復合材料，通過這種復相材料的設計，可以提升其抗等離子體刻蝕的能力。

當然，目前高熵陶瓷的概念很熱，韓國的研究機構在氧化釔陶瓷機制中引入稀土氧化物，生成一種高熵稀土氧化物陶瓷，這樣可以明顯提升氧化釔基陶瓷的抗等離子腐蝕的能力。此外，我們?nèi)孕枰_保材料致密且無缺陷。經(jīng)過多種策略之后，我們可以進一步提升氧化釔基陶瓷的等離子刻蝕性能。

中國粉體網(wǎng)：好的，我們的采訪到此結(jié)束，謝謝李研究員。

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