蘭紅波：潛心納米壓印

本刊記者 廖瀟莎

科學研究應該堅持“頂天立地”。所謂“頂天”即是瞄準國際研究前沿，不斷創(chuàng)新，創(chuàng)造高端領先的技術成果；“立地”指的則是科研成果的產業(yè)化，解決國家和社會的需求，服務于社會。近10年來，蘭紅波一直潛心納米壓印技術的基礎研究和工業(yè)化應用，在納米壓印研究領域不斷創(chuàng)新，始終秉持“頂天立地”做科研的理念，用納米壓印技術改變我們生活和創(chuàng)新未來。

瞄準廣闊前景，潛心納米壓印

說起納米壓印，您可能不清楚。但是，如果說平板電腦、筆記本、高清電視、監(jiān)控攝像頭、柔性電子等眾多消費電子產品，以及量子通信、高亮度LED、閃存、CPU等您肯定熟悉。沒錯，這一技術就是21世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ母咝录夹g——微納技術。目前，它已經成為未來10年的戰(zhàn)略性新興產業(yè)，也是高新技術產業(yè)發(fā)展新的增長點，是支撐新一代信息技術、節(jié)能環(huán)保、生物醫(yī)療、新材料、新能源等戰(zhàn)略性新興產業(yè)的基礎和關鍵。

據蘭紅波介紹，微納米結構制造（微納米圖形化）被認為是微納制造技術的核心，尤其是高效、低成本批量化制造大面積微納米結構的工藝和裝備是實現(xiàn)微納器件和產品從實驗室走向大規(guī)模工業(yè)化應用的根基。與現(xiàn)有的其它微納結構制造技術相比，納米壓印光刻在高效、低成本批量化制造大面積微納結構方面已經顯示了突出的潛能和顯著優(yōu)勢，具有廣闊的市場和商業(yè)化應用前景。

正是因為認識到微納制造技術的重要性和巨大的社會需求，蘭紅波將全部身心都投入到了納米壓印的研究和開發(fā)之中，并取得了不俗的成績，在科技創(chuàng)新的征途上踏出了一條芳香之旅。

近10年來，蘭紅波一直致力于納米壓印、微納制造、光電子器件制造、3D打印等方面的研究和開發(fā)，先后主持國家自然科學基金重大研究計劃（培育項目）、教育部“新世紀優(yōu)秀人才”支持計劃項目等國家和省部級課題10項，參與國家級課題6項，取得了一系列創(chuàng)新成果。由他帶領的納米制造與納光電子實驗室，以應用為牽引，致力于研發(fā)批量化大面積納米壓印工藝、裝備及商業(yè)化應用，開發(fā)了國內首臺擁有自主知識產權的4英寸整片晶圓納米壓印光刻機和滾型納米壓印光刻機。先后在本領域頂尖期刊Nano Today（IF: 17.689）、International Journal of Advanced Manufacturing Technology、《中國科學E》等期刊上發(fā)表學術論文62篇。出版納米壓印英文學術專著1本，受邀參編英文學術著作3部(Book Chapter)。持有1項美國專利，22項中國發(fā)明專利（第一發(fā)明人19項），申請18項發(fā)明專利（包括3項PCT國際專利）。

由于在行業(yè)內的突出貢獻，蘭紅波受邀擔任Advances in Microelectronic Engineering和Journal of Control Engineering and Technology的編委，International Journal of Advanced Manufacturing Technology、Microelectronic Engineering等16種國際期刊審稿人，并多次受邀在日本、美國等舉辦的國際會議上做邀請報告和大會報告。

頂天立地做科研，挑戰(zhàn)更高更強

科學的樂趣，很多時候在于挑戰(zhàn)。在納米壓印領域，蘭紅波不懈攀登，只為領略更為壯美的風景，以自身智慧為人類發(fā)展貢獻力量。近年來，他先后承擔多項重要研究課題，取得許多創(chuàng)新性研究成果。

2011年，蘭紅波主持了國家自然科學基金“納米制造的基礎研究”重大研究計劃：“大面積、高度均勻有序量子點陣列制造及其在量子點激光器中的應用”。為了實現(xiàn)大面積完美量子點及其陣列的制造，他帶領課題組提出了一種基于軟紫外納米壓印的大面積完美量子點及其陣列制造方法，解決了現(xiàn)有的S-K模式直接自組裝生長量子點和采用圖形化襯底生長量子點均難以實現(xiàn)大面積完美量子點及其陣列的制造的問題，提供一種具有成本低、效率高、適合規(guī)?；圃齑竺娣e完美量子點及其陣列制造方法，突破了制約量子點器件實用化的技術瓶頸。

2012年，蘭紅波主持了“教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃項目：面向光子晶體LED整片晶圓納米壓印工藝和裝備的研究”。

眾所周知，光子晶體LED目前被業(yè)界認為是提高取光效率、實現(xiàn)超高亮度LED最有效的技術手段之一，而納米壓印光刻在低成本、高生產率、一致性和規(guī)?；圃旃庾泳wLED方面與其他現(xiàn)有方法相比具有顯著的優(yōu)勢，尤其是大面積整片晶圓（晶圓尺度）納米壓印工藝被認為是實現(xiàn)光子晶體LED一種理想的解決方案。

蘭紅波抓住機遇，帶領項目組發(fā)展了一種基于氣體輔助順序微接觸壓印和揭開式脫模的全新整片晶圓納米壓印工藝，并完成了工程樣機的開發(fā)，實現(xiàn)了光子晶體LED高效、低成本、批量化、一致性制造，突破了制約光子晶體LED批量化制造的國際性難題。

正是看準了納米壓印的廣闊前景，蘭紅波選擇了勇往直前。今年，他又承擔起“國家自然科學基金面上項目：面向LED圖形化的大尺寸和非平整襯底整片納米壓印方法研究”。

據他介紹，我國的LED產業(yè)正從產業(yè)鏈低端的封裝和末端的應用開始轉向產業(yè)鏈高端的LED芯片制造、外延生長和襯底制造。增加發(fā)光效率，提高亮度和功率，降低成本是當前LED行業(yè)所面臨最大的挑戰(zhàn)性問題，也是亟待解決和突破的核心問題。

“LED納米圖形化技術（采用納米尺度圖形化藍寶石襯底NPSS和納米尺度圖形化取光層）被學術界和工業(yè)界認為是當前提高光產生效率和光提取效率，改進光源質量是實現(xiàn)高亮度LED最有效的技術手段?！碧m紅波說。

在不斷嘗試中，他找到了自己的道路，創(chuàng)新采用新的壓印填充和脫模策略，提出一種基于氟聚合物基薄膜狀復合軟模具和EHD輔助壓印的整片晶圓納米壓印新方法，為大尺寸和非平整襯底納米圖形化提供一種高效、低成本、具有工業(yè)化應用前景的技術，并應用于NPSS和納米棒LED的制造，突破當前制約LED納米圖形化的瓶頸。該項目的研究對于發(fā)展新型大面積納米壓印方法、實現(xiàn)LED納米圖形化和開發(fā)新一代高亮度LED具有非常重要的理論價值和實際工程意義。

目前，該項成果已申請1項國際PCT專利，3項發(fā)明專利，并應邀于今年6月參加在墨西哥舉辦的2014EMN（能源、材料與納米技術）國際會議，并作邀請報告。

此外，瞄準超大面積（m級尺度）非平整剛性襯底納米圖形化國際難題和巨大的產業(yè)化要求，蘭紅波還開發(fā)了兩種原創(chuàng)性大面積納米壓印工藝：復合納米壓印和基于帶形模具的納米壓印，正在開展相關工藝和裝備的研發(fā)，以期實現(xiàn)超大面積復雜三維納米結構和高深寬比微納結構高效、低成本和規(guī)?；圃?，為高效太陽能電池板、高清平板顯示、高性能玻璃等提供另外一種全新的思路和方案，具有更高的質量、效率和更低的生產成本。目前，該項目已得到青島市創(chuàng)新領軍人才項目的支持。

精誠合作，在共贏中尋求發(fā)展

牛頓說：“如果說我比別人看得更遠些，那是因為我站在了巨人的肩膀上?！痹诩{米壓印領域不懈求索的蘭紅波，總是積極構建高水平的國際平臺，尋求與國際納米制造領域的專家合作。

柏林工業(yè)大學Bimberg教授是國際納米領域著名科學家，他帶領固體物理研究所和納光子研究中心在量子點相關領域的研究一直處于國際領導地位。早在從事博士后研究期間，蘭紅波就將納米壓印技術拓展到量子點領域，并與合作導師Bimberg教授、Pohl教授共同提出一種基于軟UV-NIL和MOCVD制造大面積、高度均勻有序量子點陣列方法，為提高量子點器件性能以及突破制約量子點器件實用化的技術瓶頸提供一種重要的支撐技術。

此外，他還與處于國際領先水平的東京理科大學的Jun教授保持著密切合作與交流，開展了多項課題合作研究。