中国粉体网讯 2025年5月13日，由中国粉体网与密友集团有限公司联合主办的“第四届半导体行业用陶瓷材料技术大会”在江苏昆山成功举办！大会期间，中国粉体网邀请到多位业内专家学者做客“对话”栏目，就先进陶瓷在半导体行业的应用与技术现状及发展趋势等进行了访谈交流。本期为您分享的是中国粉体网对中国科学院上海硅酸盐研究所研究员李江的专访。
中国粉体网：请您介绍一下上海硅酸盐研究所透明陶瓷研究中心。
李江研究员：透明陶瓷研究中心成立于2016年，旨在满足国家战略需求。当时，国内并没有针对透明陶瓷方向设立专门的研究中心，基于上海硅酸盐研究所对透明陶瓷的关注和重视而设立，由黄政仁担任第一任主任，我和王士维研究员担任透明陶瓷中心副主任。中心主要研究方向分为两大类：一类面向光学透明，如光学窗口和装甲用透明陶瓷；另一类为光功能透明陶瓷，包括固体激光器增益介质、安检CT闪烁陶瓷、磁光陶瓷、电光陶瓷以及荧光陶瓷等。上海硅酸盐研究所透明陶瓷研究中心经过十多年的发展，我觉得其已经建设成为国内学科门类最齐全，研发实力国内最强的研发机构。
中国粉体网：透明陶瓷的种类有哪些？制备方法和应用领域有哪些？
李江研究员：透明陶瓷的种类按照应用来分类，主要分为光学透明和光功能材料；按照材料体系分类，主要分为氧化物类透明陶瓷和非氧化物类透明陶瓷。氧化物透明陶瓷包括石榴石结构、倍半氧化物以及硫氧化物等，非氧化物包括氟化物、硫化物、氮化物等。透明陶瓷在国防军工和国民经济领域有着广泛应用，如用于防弹装甲、红外视窗、高折射率相机镜头的光学透明陶瓷；用于固体激光器、探测器、光隔离器、光调制器的光功能陶瓷等。
中国粉体网：请问李研究员，透明陶瓷的研制经验对半导体装备用先进陶瓷有何借鉴意义？
李研究员：近些年，半导体装备用透明陶瓷发展非常迅猛。通常半导体装备用陶瓷，需要具备以下几个特性：
第一，高密度。要具备高致密性能，就需要陶瓷材料精密细小，而在透明陶瓷制备过程中，就需要尽可能的排除气孔，提高透明陶瓷致密性。
第二，高纯度。这一点与透明陶瓷的制备要求一致，以堇青石陶瓷为例，其实堇青石陶瓷的开发是依赖于透明陶瓷技术的。首先我们需要合成高纯粉体，再通过控制制备工艺，以实现细晶密致的堇青石结构，从而获得良好的性能。此外，像高导热氮化铝陶瓷基盘，同时也需要高纯材料。所以，总得来讲，透明陶瓷技术是可以引用到半导体装备用陶瓷的。这些技术被引用到半导体装备用陶瓷的研发中，有助于提升其整体性能并推动半导体行业的发展。
中国粉体网：请问李研究员，氧化锆透明陶瓷应用领域有哪些？其制备技术上存在哪些关键点？
李江研究员：氧化锆透明陶瓷具有较高的折射率（2.15-2.2）、高硬度和高强度。在应用方面，高折射率的特性，使其可以应用在相机等高折射率镜头中，也可以通过加工切割，应用在人造宝石领域。另外，加入稀土离子，经过过渡金属离子，可以让透明氧化锆陶瓷兼具多种色彩，具有更多应用潜力。但是其实氧化锆透明陶瓷发展还比较短，还需要挖掘这种材料在不同领域的应用，我认为质量的提升和成本的降低，可使得氧化锆陶瓷及多彩氧化锆透明陶瓷在不同领域获得更大的应用。
中国粉体网：如何实现氧化铝陶瓷的高强度和高透明化？
李江研究员：早期的氧化铝陶瓷一般都是半透明的，因为氧化铝本身是六方晶系，就算将里面的气孔全部排出来，如果是大尺寸晶体的话，也会产生双折射现象，这会导致光线不能顺利通过陶瓷。所以在我们的研究中，不仅要选择高纯氧化铝陶瓷材料，也需要将氧化铝陶瓷中的气孔进一步排除基本上要达到接近于零。此外，我们需要精细调控烧结助剂种类及数量、控制制备工艺，最终才可制得兼具高光学透过率和高力学性能的氧化铝透明陶瓷。
中国粉体网：抗等离子体可使用陶瓷材料有哪些？如何改良氧化钇陶瓷的抗等离子体刻蚀性能？请谈谈具体的策略。
李江研究员：用于等离子体刻蚀的陶瓷材料主要的包括氧化铝陶瓷、氧化钇陶瓷以及氧化铝和氧化钇结合的复合材料。目前氧化钇基陶瓷是等离子体刻蚀的主流材料，等离子体刻蚀容易发生腐蚀，会造成刻蚀速度加快，为了提升氧化钇陶瓷材料的抗等离子刻蚀性能，就需要对氧化钇陶瓷进行改性。怎么来改性？一种方法，我们可以通过引入负离子降低氧化钇陶瓷的抗等离子体速度；另一种方法，设计复相材料，如我们实验室前期做过的氧化钇与氧化镁合成的纳米复合材料，通过这种复相材料的设计，可以提升其抗等离子体刻蚀的能力。
当然，目前高熵陶瓷的概念很热，韩国的研究机构在氧化钇陶瓷机制中引入稀土氧化物，生成一种高熵稀土氧化物陶瓷，这样可以明显提升氧化钇基陶瓷的抗等离子腐蚀的能力。此外，我们仍需要确保材料致密且无缺陷。经过多种策略之后，我们可以进一步提升氧化钇基陶瓷的等离子刻蚀性能。
中国粉体网：好的，我们的采访到此结束，谢谢李研究员。
（中国粉体网编辑整理/空青）
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