天岳先进材料科技有限公司原生的SiC单晶
由山东大学晶体材料国家重点实验室副主任徐现刚教授领衔研发的“大直径4H-SiC单晶衬底材料”项目，不仅相继获得了国家“十一五”和“十二五”国家科技重大专项支持，其研究成果也支持了国内多家单位的国家科技重大专项研究工作。这一国际领先的科研成果成功转化一年来，即取得了直接经济效益3400万元，间接经济效益达3亿元。在4月18日召开的全省科学技术奖励大会上，项目荣获2013年度山东省技术发明奖一等奖。
“中国晶”添新品
联系徐现刚教授采访时，恰逢他正在北京人民大会堂参加第五届“全国优秀科技工作者”颁奖大会。
作为中国人工晶体研究“军团”的中坚，山东大学一直走在晶体材料研究的最前沿。以蒋民华院士、陈创天院士为代表的科研团队，早在上世纪八十年代就创造一个又一个具有自主知识产权的“中国晶”。
徐现刚教授的研发团队，在山东大学晶体研究所的主要研究项目是大直径碳化硅（SiC）单晶生长及其衬底加工技术，涉及人工晶体材料、半导体材料学及半导体加工和封装技术学科，属于新材料技术领域。SiC是继硅和GaAs单晶之后发展起来的第三代半导体材料，SiC具有优良的热学、力学、化学和电学性质,具有禁带宽、热导率高等独特的物理特性，特别适合制备高温大功率半导体器件，不但可以用作基于GaN的蓝色发光二极管的衬底材料,同时又是制作高温、高频、大功率电子器件的最佳材料之一，在微波高频通讯、雷达、电力电子等方面具有广阔的应用前景。
正是由于基于SiC材料的半导体器件性能非常优越，美国等发达国家将SiC衬底作为战略物资严格限制出口，在其出口时也附加各种条件，限制客户的应用领域，特别是国防应用。目前，这一材料暂时还没有其它替代产品——材料学界有一个共识：一代材料、一代器件、一代产品——材料是基础，基础不行，别的就无从谈起。
创新突破：达到国际先进水平
SiC单晶的工业化生产，美国使用的技术主要是高温高压生长法。
为了打破美国的技术垄断，并规避专利纠纷，十余年前，在蒋民华院士的指导下，在山大晶体研究所各位同仁的支持下，徐现刚教授就带领团队研发新的技术路线，并最终成功地采用升华法(改进Lely法)，在2100度以上的高温下自然稳定地生长出7.62 cm半绝缘4H-SiC单晶。
在整个项目研究中，徐现刚教授的科研团队攻克了诸多技术难关，相继完成了SiC单晶生长的温场设计与优化、单晶炉的国产化、单晶质量的持续提升，掌握了SiC单晶生长的基本规律。同时，还解决了衬底加工技术难题。
在SiC单晶生长的温场设计与优化方面，主要是通过理论与实践相结合，完成了SiC单晶生长的温场设计，优化了单晶生长工艺，获得了耐温度冲击和高结晶质量的SiC衬底。同时，还通过研究原位掺杂技术，引入局部应力抑制了单晶生长过程中微管的延伸，降低了晶体的微管密度；利用硅粉和碳粉合成了高纯SiC粉料作为原材料；通过在生长过程中引入钒作为深能级杂质，并优化温场分布控制钒的释放速度。最终，成功生长出高质量半绝缘SiC单晶——目前这一成果达到国际先进水平。
有了原材料，还要有过硬的加工技术。为此，整个科研团队还研发了超硬大直径SiC单晶的切割及低表面损伤的衬底加工技术和优化配方后的化学抛光工艺，得到具有原子台阶的SiC衬底表面。
该项目通过了由五位院士等专家组成的鉴定委员鉴定，认为产品的微管密度、晶型纯度、半绝缘电阻率等多项关键技术指标达到了国际先进水平。经国内多家用户试用，一致认为SiC单晶衬底的质量高、一致性和重复性好，已成功应用于多项重大工程，取代美国进口衬底材料，使我国从根本上摆脱了国外的材料封锁，解决了国内急需的核心原材料问题，为国内研究和开发基于SiC材料的器件和应用奠定了基础，增强了我国在大功率半导体器件方面的国际竞争力。
成果转化：建成全国最大碳化硅产品生产基地
为了让原始创新的科研成果尽快实现其经济社会价值，在山东省科技厅等众多单位的支持下，山东大学与山东天岳先进材料科技有限公司签订碳化硅技术转让和战略性合作协议，合力开发新产品。不到一年时间，全新的碳化硅生产线就建成并投产，并随即成为全国最大的碳化硅系列产品生产基地，其产品取代进口。
目前，此项目已取得直接经济效益3400万元，其间接经济效益高达3亿元。其生产的碳化硅材料，可用于制备光电子和电子电力器件，在大功率电子器件领域已经应用于空调、马达驱动器、光伏逆变器等。在产业化方面，有效降低了碳化硅器件生产成本，切实推动了我国碳化硅器件在电子电力器件领域的广泛应用。
在深入科研和积极推广产业化的同时，徐现刚教授的科研团队也特别重视对科研成果的保护。
在整个研发过程中，就单晶生长、切割与抛光等核心关键工艺，创新团队相继申报了多项发明专利，以发明专利为主进行专利布局，以保护来之不易的科研成果。
仅在2013年度，科研团队就获得了“一种提高4H-Sic单晶晶型稳定性的方法”、“一种大直径4H-Sic晶片碳面的表面抛光方法”、“刻面明亮琢型碳硅石宝石及其切磨加工方法”等３项发明专利。
由于SiC的硬度仅次于金刚石，传统的硅单晶切割方法已经不能解决大直径SiC单晶的切割难题。为此，科研团队发明了利用金刚石线切割大直径SiC单晶的技术。同时，因为SiC的化学稳定性非常好，对化学机械抛光工艺带来巨大困难，科研团队又研发了采用优化配方后的化学抛光工艺，得到具有原子台阶的SiC衬底表面。在成功取得科研目标的同时，还就表面抛光、切磨加工技术取得上述两项发明专利。