學成歸國深耕傳感器前沿領域 她一招馴服敏感材料里的“勢利眼”

時間:2019-02-19

來源:中國科技網(wǎng)

導語:無機材料傳感器摸上去,硬邦邦的,它是怎樣被彎成各種形狀的?第一步,就需要把無機敏感材料薄膜化。在研發(fā)薄膜器件的過程中,如何制備出高質量的無機敏感薄膜是需要闖過的第一關。

剛剛過去的一年,對電子科技大學教授林媛來說,是收獲滿滿的一年:作為教科文衛(wèi)體代表參加中國工會第十七次全國代表大會、獲得國家杰出青年科學基金資助……

最近,林媛團隊又收到好消息。其與美國加州大學合作研制出一種輕薄、柔軟的電路板,這項被稱為“智能繃帶”的新發(fā)明,被貼在皮膚上可監(jiān)測多種生理信號,英國《自然·電子學》雜志前不久以封面文章的形式介紹了這項成果。

在可延展柔性無機薄膜器件這一出現(xiàn)不到15年的新領域中,林媛成功研制出“智能繃帶”等一系列基于高性能無機功能薄膜的可延展柔性傳感器,增強了我國在國際薄膜集成器件領域的話語權。

腦洞大開,給無機材料加點水蒸氣

無機材料傳感器摸上去,硬邦邦的,它是怎樣被彎成各種形狀的?第一步,就需要把無機敏感材料薄膜化。在研發(fā)薄膜器件的過程中,如何制備出高質量的無機敏感薄膜是需要闖過的第一關。

在敏感材料家族中,二氧化釩算是個多才多藝的“優(yōu)等生”,它可被用于探測溫度、化學氣體等多種物質,備受傳感器研發(fā)者的青睞。但二氧化釩是個“勢利眼”,一般只有在復雜昂貴的高真空設備中,才肯“變身”為薄膜。

如何才能降低成本?這是林媛一直琢磨的問題。她另辟蹊徑,選擇用簡單易行的化學溶液沉積法來制作二氧化釩薄膜。沒想到用這種方法做出來的薄膜,其晶體結構和傳感性能都很好,比金屬傳感器的靈敏度高出一個數(shù)量級。國際同行得知這一方法后,紛紛為林媛點贊。

回想研發(fā)歷程,林媛說,當時最困擾他們的一點是,如何讓二氧化釩的價態(tài)“乖乖地”穩(wěn)定在正四價,而不偏到正三價或正五價。

林媛及其團隊大開腦洞,他們在薄膜制備過程中加入一些水蒸氣?!皠e小看這小小的水蒸氣,它恰好補充了薄膜中缺少的氧元素,剛好把正三價的釩氧化為正四價,使得薄膜的純度和性能變得更好?!绷宙抡f,就是這樣看似稀奇古怪的方法,讓二氧化釩薄膜在小于1攝氏度的相變溫區(qū)內能發(fā)生大于4個數(shù)量級的電阻變化,這樣優(yōu)異的相變性成果在業(yè)界實屬罕見。

堅守信念,用行動踐行愛國精神

時間回溯到30年前,17歲的林媛以當年廣西省高考理科狀元的成績考上中國科學技術大學,而后又相繼在中國科學院物理研究所、美國休斯頓大學、美國洛斯·阿拉莫斯國家實驗室從事博士后研究工作。

2008年,四川汶川地震的災情讓林媛備受震撼。那時,35歲的她已是美國英特爾公司封裝測試技術研發(fā)中心高級工程師,工作成績相當出色。但她毅然決定放棄在美國的一切,立即回國,加盟電子科技大學。“學成歸國不是一句口號,而是在國家需要支援的時候,貢獻自己的一份力量?!绷宙聢远ǖ卣f。

林媛選擇了氧化物薄膜器件這一前沿領域,在國內最早開始做基于氧化物薄膜的可延展柔性傳感器研究。“中科院的趙忠賢院士曾對我們一眾學生說,在科研中要敢于質疑、勇于挑戰(zhàn)未知,這對我的影響很深?!绷宙抡f,長期以來,歐美強國壟斷著這一領域的尖端技術,在國內這一領域搶先占領“山頭”。她想改變這一局面,推進國際電子行業(yè)的變革。

回國之后,林媛迅速組建起自己的科研團隊,開始了在新領域的耕耘。每天早上送孩子去學校后,她就馬上去實驗室,晚上她永遠都是實驗室里最晚離開的那個人。同時,她結合自己在美國英特爾公司時的工作經歷,在產業(yè)化的道路上積極探索。

科研工作之外,林媛也積極培養(yǎng)后備人才。她在學校開設了微電子前沿、納米科學初探等課程,為青年學子們打開了薄膜科學世界的大門,并像趙忠賢曾經教導她那樣,激勵學生獨自探索、挑戰(zhàn)未知。

“林老師穿著樸素,笑起來眼睛彎成月牙,身上有著一種特別的親和力。”林媛的學生這樣形容她。

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