日常生活中,当我们看到美丽的风景,或者面对一桌子美食时,总会情不自禁拿起手机,拍下照片,定格这美妙的瞬间。然而怎样才能让照片更清晰,让色彩环境看上去更美好?这就涉及光电的一个重要研究方向——图像传感器。
“图像传感器相关的技术领域主要被日本和美国一些芯片公司所垄断,国内的产业技术其实还需要努力。”日前,大连理工大学机械工程学院副研究员江诚鸣在接受记者采访时说。他多年来致力于研究高性能数字图像传感器芯片技术、集成化光子晶体管芯片技术和智能制造人机交互技术,在人们日常使用的手机、相机等物品中有广泛的应用。
对于这些拥有核心技术的芯片的自主研发工作,江诚鸣认为一步一步垒好“砖石”任重道远。
严谨认真,求学路上抹不去的烙印
年,江诚鸣以优异的成绩考入西北大学,报考专业志愿的时候,他毫不犹豫地选择了物理学专业。
江诚鸣坦言,当时他也不懂这个专业未来的发展方向。选择这个专业的原因很单纯,就是因为高中时自己的物理学得比较好,并且对物理学挺感兴趣。
大学四年的生活在江诚鸣身上烙下了严谨认真的印迹。“在物理学这个方向,大家的学习态度以及整体学习氛围都是比较严谨、认真的。这对我的影响非常重要,也为日后在学术上的发展,打下了坚实的基础。”
从年开始到美国阿拉巴马大学求学,到年获得博士学位,江诚鸣在美国工作生活了6年。经过这段时间的锻造,江诚鸣在学术上走向成熟。
刚到美国求学的时候,江诚鸣依旧选择攻读物理学的博士学位,并且得到了全额奖学金的资助。“但是在攻读的过程中,我发现物理学理论性比较强、实践性比较少。”江诚鸣说,他通过自我评估,发现自己对科学实验更感兴趣。恰好当时材料学方向缺一个博士,顺应这个契机,江诚鸣转到了材料科学专业。
“我在美国的导师——宋金会教授,也是大连理工大学纳米光电研究所所长。他对我的影响很大,不管在科研上,还是在工作中和生活中,他都给我提供了很多帮助。在我遇到困难的时候,他总是以过来人的身份对我进行指导。”江诚鸣说,导师就是他的引路人。
年,江诚鸣一毕业就回国了。当时,宋金会教授已将整个团队迁回国内,加入大连理工大学,江诚鸣也顺理成章地来到了大连理工大学,开始帮团队组建实验室。“毕业时也想过留在美国,但后来发现国内的发展对我更有吸引力。毕竟作为一个中国人,还是想回到自己的祖国做贡献,这是更值得,也更感光荣的事。”虽然在美国工作会有更好的物质条件去享受,但在江诚鸣看来,心灵上的富足更重要。
在回国后的去向问题上,还有一段小插曲。当时,江苏的一所高校也向江诚鸣递出了橄榄枝,这对于身为江苏人的他来说,还是很有诱惑力的。但最终他还是选择了大连理工大学。“虽然有其他offer(录用通知),但是从团队整体性的角度出发,以及未来发展前景等方面考虑,我觉得大连理工大学的平台可能更适合我,让我能够获得更好的平台支撑,也让我回国的抱负和理想更容易实现。”
大连理工大学是教育部直属全国重点大学,也是国家原“工程”和“工程”重点建设高校。年以来,学校共获国家科技奖励47项、省部级科技奖励项。组建富于拼搏和创新精神的研究小组,独立开展研究工作,是显著成绩背后的诀窍。此外,学校在各类人才计划上予以重点支持,提供所需的人力、物力等支持。
江诚鸣就是一个例子。回国后,江诚鸣被聘为大连理工大学副研究员,学校为其提供独立的教研室。其所在的传感与振动研究所拥有国内先进的精密及特种加工以及检测设备,形成了具有高质量的微纳制造为优势的特色团队,而江诚鸣也可以根据国家重大需求,以及本学科的重点发展方向。
“纳米尺寸上的一些跟光和电有关的功能性的器件。”这是江诚鸣对自己研究方向的一句话概述。多年来,他主要研究包括图像传感器、压力转化传感器以及光子逻辑芯片等在内的微纳系统,负责及参与了国家自然科学基金等7项横纵向课题;他还作为国家重大专项第二责任人,承担其中多项子课题;作为骨干参与国家重点研发计划等重大项目……负责总项目经费近万元。
优秀的人到哪里都会发光,随之而来的奖励也是他所付出努力的见证。年,还是学生的江诚鸣荣获了“国家优秀留学生奖”,年,参加工作的江诚鸣又荣获了大连理工大学“星海优青”称号。迄今为止,江诚鸣已在国内外发表SCI期刊论文30余篇,其中TOP类期刊10余篇,作为第一或通信作者发表论文19篇,申请国内外专利10多项,担任多个国际著名期刊审稿人。
原创和开创,意义重大的累累硕果
从求学到工作,在微纳光电与传感芯片研究方面,江诚鸣取得了一系列具有国际重要影响力的原创性和开创性研究成果。
高性能数字图像传感器是江诚鸣的一个主要研究方向。他的一项研究成果——新一代高性能数字图像传感器,实现了高技能的土壤传感器研究,通过“国家集成电路委员会”认证,具有国际领先技术水平。
江诚鸣介绍,这一成果系统研究了纳米半导体材料的光电特性,研制成功基于三维半导体材料的超高分辨率数字图像传感器,大幅度突破当前CCD、CMOS分辨率极限。“当前,国际上最高分辨率的数字图像传感器达1.12微米,已经非常接近硅基半导体微电子器件的分辨率极限,而我国现在能自主生产的数字图像传感器分辨率远落后于这一极限指标。”为此,江诚鸣利用半导体材料的纳米结构,通过纳米尺寸来优化最小感光材料,同时通过高分子表面活性处理,以及完全不同于基于硅基的CCD和CMOS的工作机理,成功研制了纳米级分辨率的数字图像传感器。“它的分辨率具有50纳米,也就是0.05微米的像素点大小,在分辨率这一重要参数上,是现在最高分辨率CCD的近倍。如果按感光像素面积计算,是现在国际最高分辨率CCD的近万倍(×)。”江诚鸣自豪道。
该研究成果一经发表在Top期刊AdvancedMaterials上,就引发广泛