郭全貴：勇破石墨困局的科研人

近年來，在綠色低碳轉(zhuǎn)型背景下，以光伏為代表的新能源飛速發(fā)展，進(jìn)而推動了國產(chǎn)靜壓石墨的進(jìn)步——石墨材料的整體性能明顯得到提升，規(guī)格尺寸明顯放大，產(chǎn)能也隨之逐步釋放。

走進(jìn)中國科學(xué)院山西炭材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安靜得只能聽到儀器輕微的運(yùn)轉(zhuǎn)聲，在這片不大的空間里，每一塊石墨材料都承載著科研人員的期望，每一次實(shí)驗(yàn)都是向未知領(lǐng)域的勇敢邁進(jìn)。“這就是我們平時工作的地方，研究過程中我們每個人在這里度過的時間比跟家人相處的時間還多。”研究員郭全貴向《科學(xué)導(dǎo)報》記者說道。而他們的努力也讓他們交出了一份滿意的答案。

一直以來，我國在高端制造業(yè)關(guān)鍵基礎(chǔ)材料方面面臨著諸多困境，郭全貴對此有著深刻的認(rèn)識，他形象地描述為“要么無材料可用，要么有材料不好用，要么好材料不敢用”。在碳化硅器件的發(fā)展進(jìn)程中，高質(zhì)量的碳化硅晶體和外延生長技術(shù)備受關(guān)注，而作為其重要輔助的多孔石墨材料，我國卻長期依賴進(jìn)口，這無疑成為制約國內(nèi)半導(dǎo)體石墨材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大瓶頸。

面對這一嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，郭全貴沒有退縮。他憑借著30多年特種石墨材料研究的深厚底蘊(yùn)和豐富經(jīng)驗(yàn)挺身而出，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不懈努力，成功研發(fā)出定制化的大孔隙率、窄孔徑分布的多孔石墨材料解決方案，并創(chuàng)立了青島芯科半導(dǎo)體新材料科技有限公司（以下簡稱：“芯科新材”）。

多孔石墨在碳化硅長晶過程中宛如“分流樞紐”，其作用至關(guān)重要。它不僅能改變原料區(qū)的溫度場分布，疏導(dǎo)和控制組分流按設(shè)計(jì)的長晶路線實(shí)現(xiàn)可控釋放，還能減弱晶體邊緣處的多晶化效應(yīng)，獲得大尺寸晶體。同時，能過濾掉原料區(qū)分解物產(chǎn)生的雜質(zhì)，避免在晶體中形成包裹物，助力高品質(zhì)晶體生長。然而，長期以來，高端長晶用多孔石墨產(chǎn)品主要依賴摩根、西格里等國外廠家，價格高昂且供應(yīng)鏈不穩(wěn)定，國產(chǎn)化替代迫在眉睫。

郭全貴深知責(zé)任重大，他說：“我們必須打破國外的壟斷，讓國內(nèi)企業(yè)用上優(yōu)質(zhì)、可靠且價格合理的多孔石墨材料。”芯科新材根據(jù)團(tuán)隊(duì)對多孔石墨產(chǎn)品運(yùn)用原理的深入理解和下游客戶的實(shí)際需求反饋，已經(jīng)定型了三款多孔石墨產(chǎn)品。這些產(chǎn)品不僅滿足不同襯底企業(yè)的個性化需求，還實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定供貨，并通過了國內(nèi)部分長晶企業(yè)的驗(yàn)證。

在科研過程中，郭全貴和他的團(tuán)隊(duì)遇到的困難和挑戰(zhàn)遠(yuǎn)不止如此。高性能等靜壓石墨材料的制備過程如同精密的鐘表，每一個環(huán)節(jié)都必須精確無誤。在原料選擇和制粉環(huán)節(jié)，團(tuán)隊(duì)面臨著原料物性差異和粒度分布不均的難題，這些問題如同頑石擋路，讓制備工作舉步維艱。郭全貴卻很樂觀，給自己的團(tuán)隊(duì)分享了自己的小故事：“記得有一次，我們在實(shí)驗(yàn)室里反復(fù)試驗(yàn)，卻始終無法突破。那天晚上，我回到家中，看到孩子正在玩拼圖，每一塊拼圖都必須精準(zhǔn)放置，才能完成整個畫面。我突然靈光一閃，我們的問題不也像拼圖一樣，需要找到每一塊合適的‘拼圖’嗎？”這個小故事啟發(fā)了團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)開始重新審視問題，從不同角度尋找解決方案。最終成功開發(fā)出了一種新型的原料定制化合成技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)有效地解決了原料物性差異和粒度分布不均的問題，為高性能等靜壓石墨材料的制備打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這一成就不僅是技術(shù)上的突破，更是團(tuán)隊(duì)精神的詮釋。

然而，科研之路從不平坦。從混料、混捏、成型，到焙燒、浸漬，直至石墨化，每一步都像是攀登高峰的艱難跋涉。在石墨化這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，溫度的微妙變化都可能讓材料性能產(chǎn)生波動，這無疑是一個棘手的難題。在一次實(shí)驗(yàn)中，團(tuán)隊(duì)成員們圍坐在石墨化爐旁，焦急地等待著結(jié)果。當(dāng)溫度場的不均勻性導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗時，大家都顯得有些沮喪。郭全貴就用他一貫的樂觀態(tài)度鼓勵大家：“每一次失敗，都是向成功更近一步。”他的話像一束光，照亮了團(tuán)隊(duì)前行的道路。在郭全貴的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)沒有放棄，而是開始了新一輪的技術(shù)攻關(guān)和工藝優(yōu)化。夜以繼日、不斷嘗試、不斷改進(jìn)，終于，團(tuán)隊(duì)的努力結(jié)出了碩果——一種先進(jìn)的智能化熱處理裝備誕生了。這一創(chuàng)新裝備能夠精確控制石墨材料在結(jié)構(gòu)演化過程中的溫度場，確保了石墨材料的高性能和均質(zhì)性，為炭材料的研究開辟了新天地。

郭全貴對自家產(chǎn)品充滿信心，“芯科新材的多孔石墨產(chǎn)品具有優(yōu)異的孔徑、孔隙率和耐腐蝕性能，能夠有效減少碳包覆現(xiàn)象。”同時，他坦言，市場競爭激烈，但芯科新材能脫穎而出，其產(chǎn)品品質(zhì)與服務(wù)也是一種肯定的詮釋。

未來，郭全貴和他的團(tuán)隊(duì)將以芯科新材為新起點(diǎn)，秉持“更好用的多孔石墨材料”的堅(jiān)定目標(biāo)、不斷創(chuàng)新、追求卓越，努力為我國半導(dǎo)體行業(yè)關(guān)鍵基礎(chǔ)材料的發(fā)展注入強(qiáng)大動力，用行動激勵無數(shù)科技工作者在創(chuàng)新的道路上勇往直前，為實(shí)現(xiàn)我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的騰飛再盡綿力。