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分析测试百科网对量拓科技进行深度采访报道
发布者:量拓科技     发布时间:2015-2-11 9:14:00    浏览次数:1991 次
    日前,全球排名最高的分析测试与科学仪器专业网站“分析测试百科网”对量拓科技进行深度采访报道(http://www.antpedia.com/news/59/n-1121259.html),全文转发如下:
 

ElliTOP量拓:椭偏测量的开拓者

    光偏振现象的应用在日常生活中无处不在,比如液晶显示屏、3D眼镜等;在光伏、纳米、半导体芯片等高端制造中,也常用到一种利用光偏振现象的仪器,那就是椭偏仪,它最拿手的就是测量纳米级薄膜的厚度、折射率、消光系数等参数。椭偏仪为非接触测量,快速、无损、无需真空、精度高、可测单层膜或多层膜。随着中国产业升级和制造业水平的提高,椭偏仪的应用越来越广。

  近日,分析测试百科网采访到国际高端椭偏仪生产厂家——北京量拓科技有限公司总经理孟永宏先生,他不仅带我们了解了椭偏技术的前世今生,而且其“决不逆向工程、誓做原始创新”的创业做法让人震撼。

  希望此文能为无数怀揣技术梦想、坚持原始创新的中国创业者提供思路,也希望椭偏仪能得到更加广泛的应用,支持中国更深远的高新技术的产业创新。

 

左:北京量拓科技有限公司总经理 孟永宏先生;右:分析测试百科网总经理 卞利萍女士

为什么要创业?

  孟永宏原在中科院力学所国家微重力实验室工作十余年,长期专注于光学椭偏成像技术研究及其在纳米生物芯片方面的应用研究,在力学所器件共获11项专利,在国内外学术刊物发表多篇学术论文,参与完成包括863、973、自然科学基金委在内的20个国家级科研项目,多个项目鉴定为国际领先水平,并获得了2007年北京市科学技术进步奖。2007年,孟永宏所在的课题组参加在瑞典斯德哥尔摩举办的第4届国际光谱椭偏大会ICSE时,曾代表中方申办在中国主办下一届大会,却没有成功。评委认为中国应用不错,但没有产业。在外人看来,这个结果并无意外,但对于一直希望发展中国椭偏事业的孟永宏来说,震动极大,结合自己对椭偏测量技术、应用、市场的了解,认为必须改变中国在此领域的落后面貌;另一方面,所在课题组的主要研究方向也发生了较大改变,越来越偏离孟永宏的椭偏梦想;还有,在当时的科研体制下,优秀的科研成果总是束之高阁,个人的抱负难以实现。诸多因素结合在一起,促使孟永宏痛下决心,离开了自己深爱的科学研究事业,开始继续沿着自己的椭偏梦,走入发展产业的道路。

  量拓科技的商标ElliTOP的含义是:Ellipsometry Top Manufacture(Ellipsometry:椭圆偏光法),即椭偏测量的开拓者。量拓科技致力于专业椭偏测量方法的研究、仪器开发、产品制造和销售、测试服务,并提供椭偏测量整体解决方案。迄今为止,量拓科技不仅是中国唯一的专业椭偏仪器厂商,而且是国际高端椭偏仪器的主要厂商之一。

  量拓科技坚持每个产品有清晰明确的市场定位,要做就做到最好,否则不做。进入市场之初,正值中国光伏产业大发展时期,在晶体硅太阳能电池的生产过程中,纳米减反膜的膜厚和折射率是必检项目,因为这些参数直接影响了太阳电池的光电转换效率。由于用于绒面纳米薄膜检测的椭偏仪技术难度大,当时仅有德国一家公司能提供椭偏仪产品,量拓科技决定迎难而上,以自己的智慧开发出能满足用于需求的椭偏仪。公司采取了与德国公司完全不同的技术路线,2010年向市场成功推出国内首台光伏专用椭偏仪EM01,打破了国外的技术垄断,并以其高精度,高稳定性,高可靠性和简洁的人机交互,迅速赢得了光伏太阳电池市场工业客户的信赖,目前已经成为太阳能电池领域的标准产品。然而,任何伟大的事业都是需要经历磨砺的,在打开光伏市场的时间不长,量拓科技就受到2011年欧美对中国太阳能电池市场“双反”事件的严重影响,导致公司销售额急剧下滑。回顾往事,孟永宏说:“在单一产品和单一市场的情况下,公司发展最怕遇到’行业风险‘,但真被我们遇到了;不过一开始遇到比在今后遇到更好。那段时期我们反而加大了研发投入和市场开拓的力度,针对明确的市场需求,成功开发出多个椭偏仪系列产品,并开拓了纳米薄膜检测、半导体、教学等多个应用行业,以后的路就越走越宽,增长迅速。所以在困难的时候,坚定的信念无比重要!现在回头看看光伏行业兴旺时期为提供光伏测试仪器的很多公司,都已倒闭,而真正存活下来并且得到发展的,还是那些有不懈坚持信念,并不段创造新的核心技术的企业。”

椭偏技术的前世今生

  接下来孟永宏为我们“普及”了椭偏技术。光有幅值、频率、相位、偏振4大性质,对应有不同的仪器。显微镜、望远镜等利用光的幅值原理,光谱仪器利用光的频率特性,干涉仪利用光的相位性质,椭偏仪利用的是光的偏振性质。

  偏振光波倾斜入射到样品表面,与表面发生相互作用后,光波中载有样品表面的信息,导致光波反射前后偏振态发生变化,这一变化用椭偏角表示。通过建立样品的层构物理模型,利用理论计算和拟合就可以从椭偏角中解析出样品的信息,如块状材料的光学常数,或者纳米薄膜的膜厚和光学常量(如折射率n和消光系数K)。

  最典型应用:纳米薄膜

 

  椭偏仪已成为纳米薄膜光学参数表征的重要手段。在工业生产中,纳米薄膜广泛应用于半导体、化学、生物、光学、能源等多种领域中需要镀膜的产品中。具体来讲,建筑外墙玻璃、眼镜、手机等电子产品的屏幕、耳机等等,生活中有许多方面都有纳米薄膜的应用。在纳米薄膜工业产品的生产过程的过程检验中,以及最终产品的终检中,均需要对薄膜进行表征,包括测量膜厚(th)的结构参数,以及测量折射率n、消光系数k等光学参数。纳米薄膜的表征需求为:非接触、无破坏、高灵敏度、快速。

  纳米薄膜常用的表征方法有触针法和光学法。触针法主要是台阶仪和原子力显微镜,光学法包括白光干涉仪(膜厚仪)和椭偏仪等。各种方法的区别请见下图:

 

  相比较而言,白光干涉仪、台阶仪只能检测50nm以上的范围,检测范围窄。扫描探针显微镜、台阶仪都需要制作台阶,所以仅能表征单层薄膜,对多层纳米薄膜的测量就无能为力了。而多层镀膜相比单层镀膜,会大大提高产品的性能。例如,在光伏领域里,最初在硅的表面单层镀膜就能提高光电转化效率。随着发展,目前更多的厂家用的是双层膜,双层膜可以把更多的光吸收进去,光电转换效率进一步实现明显的提高。这时候进行膜厚测量就非“椭偏仪”莫属了。又比如高档的眼镜,也采用多层镀膜技术。

  所以,椭偏仪在纳米薄膜检测应用中与其他检测方法相比具有显著的优势:原子层量级的分析水平、无需制作台阶、可以检测多层纳米薄膜、无扰动、无破坏性、几乎适合任何材料、对环境要求低。

 

椭偏测量原理

  椭偏仪的应用

  1892年,德国的Drude教授发明了椭偏仪,真正的应用发展是在上世纪六、七十年代蓬勃兴起的半导体领域,半导体芯片就是典型的纳米薄膜产品,芯片经镀膜后、进行光刻、再镀膜,所以芯片有几十道工序要用到椭偏仪。目前光伏产品生产的过程控制也离不开椭偏仪。

  在工业中的应用还有平板显示、触摸屏、液晶显示、曲面电视中的曲面等,在生产线上都要用到椭偏仪,所以椭偏仪是质量控制的仪器,通过在过程中检测纳米薄膜的膜厚和一些光学性质,就能获知最终的质量,所以在每一道检测中都会设置一些阈值范围;镀膜后检测,然后反馈到工艺上,最后确保质量的一致性。

  在灵敏度方面,椭偏仪可以测定半层、一层的原子,精度达几个纳米,并可以检测几乎任何材料,透明的、不透明的,金属,半导体,生物样品等。这种非接触的方法非常有优势。比如光经过任何物质,只要发生反射、透射、折射、散射,偏振态都会发生变化,目前还有些单位还将椭偏仪用户PM2.5的研究。遥感拍摄中用偏振,可以区分地面上的物体是自然物还是人工的;在纤维检测领域可用于分析纤维的组成。

  在科研中,现在研究纳米薄膜是热点,在发达国家的实验室,椭偏仪是必备的仪器,像光学显微镜一样非常普遍,但在中国的很多实验室还未配置。另外在大学的物理教学实验课也需要椭偏仪,比如物理系的近代物理实验、电子工程系、材料系等都需配置。

绝不逆向工程 立足原始创新

  谈到技术创新,孟永宏有个“惊人”的做法:“公司常召开内部的‘创新论坛’分享交流会,我要求研发部必须学习其它行业的仪器,比如家电、飞机、手机、彩电产品,但只有一条:不准学习其它家的椭偏仪,我们公司从来不做‘逆向工程’。

  为什么?因为如果学的话一定是跟在他们后边走,一定是无法超越的;如果去分析竞争对手,那么人会不自觉地模仿竞争对手,所以我公司禁止学习竞争对手。我们瞄准的是客户的问题、技术本身的发展,当客户有需求时,我们会根据自己创新的方式推出解决方案。当我们面向光伏领域推出第一款产品时,设计和以前的那家德国公司完全不同,但精度和准确度完全满足甚至超过客户要求。”据悉,量拓日前正瞄准国家战略需要,计划研发计量型的椭偏仪,希望将这种仪器装到计量院去,这也是国际上目前没有的品种,将有望为中国整个纳米薄膜领域的发展奠定良好基础。

量拓产品线

  量拓科技目前已经形成了包括椭偏仪系列、偏振仪器、椭偏仪配件、偏振元器件等几大产品线。

  2010年量拓科技推出了第一款主要面向光伏领域的椭偏仪,打破了当时德国某公司独家垄断市场的局面,经过数年发展,国内光伏领域量拓的产品现已占据市场绝对领先。国内也有几家开始生产椭偏仪,但孟永宏非常自信:“虽然目前有两家国内公司在抄袭量拓科技,但我们相信,量拓在椭偏测量领域的使命感、责任感、科学思想、创新模式、技术优势是任何其它国内任何厂家难以复制和超越的。”孟永宏还谈到发生的多起“有趣的”经历:在多次椭偏仪采购招标中,最初是其它厂家的产品中标,但是客户发现中标者交不了货,最终又回来订购了量拓的产品。

  在量拓的产品应用中心,我们看到其产品包括光谱类椭偏仪、激光椭偏仪和教学椭偏仪等系列产品。

 

量拓的椭偏仪系列产品:左上为教学型椭偏仪,右上为光谱椭偏仪,左下为激光椭偏仪,右下为EPAD双通道偏振态检测仪

  由于光通信、光纤传导、光纤测量领域的发展,量拓除传统椭偏仪外,还在拓展偏振类仪器,比如偏振态检测仪,波片检测仪。

  线偏振激光器是更为高档的激光器,价格比普通的激光器要贵得多;那么激光器出来的线偏振光到底如何?是500:1还是1000:1,用偏振检测仪即可检出。这种对偏振器的检测技术不仅填补国内空白,在国际上也是领先的。

  还有一种偏振态检测仪是波片检测仪。1/4波片是最基本的光学器件,用于激光器、投影机、偏振仪器等,做好1/4波片就要严格控制相位差。目前全世界的波片主要在中国生产,以前没有仪器方法可以控制生产过程,靠经验只有20-30%的成品率。将量拓设计的波片检测仪进行波片生产的过程控制,可以将成品率迅速提高至80-90%。量拓的波片检测仪是国际首创的仪器。

  量拓还将在2015年推出白光干涉仪附件,白光干涉仪造价相对便宜,速度快,适合测量单层膜,在未来将与椭偏仪形成完美互补。

  据悉,量拓还将于2015年推出全新设计的纳米薄膜检测仪,将完全打破椭偏仪现有的结构,使其更加人性化,实现更多的人机交互,更好的使用体验。

  坚持和聚焦

  “企业需要创新,也需要坚持”,孟永宏表示:“产品需要不断推陈出新,但无论怎样出新,量拓都立足于自己手中掌握的实实在在的技术,在自己‘守得住’的领域中精耕新作,不断坚持。国际上发展比较好的公司,都有着共同的热点,就是在自己精通的领域做到别人无法企及。德国的GDP支撑依靠的是中小企业,专业化越来越突出。这也是我们公司的发展模式,就是高度聚焦,不能发散。”

为客户提供解决方案和分析测试服务

  孟永宏表示:量拓所有的产品都提供整体解决方案。比如椭偏产品除提供给客户硬件、软件外,对于工业客户还提供一些工艺、过程质量相关的工艺文件,教会客户如何用椭偏仪解决工艺质量问题,真正提高质量。因为客户真正关心的是能不能解决问题。“比如在触摸屏领域内,客户关心的是控制镀膜到什么程度、如何控制镀膜质量,才能最终获得触摸效果好的高品质产品;所以仅提供给客户仪器是不行的。这时,我们会告诉客户测定的参数和最终问题之间的关系,帮助客户把椭偏仪测量用在过程中,用在某几个工序里,最终改善质量。所以我们提供的是整体解决方案。”虽然这样做对量拓要求很高,要求必须理解客户的需求,帮助客户建模、实现过程控制、最终提升质量;但这种做法也为量拓的业务树立了极高的竞争壁垒。比如有些客户除椭偏仪外,其余均采用国外检测仪器设备,但椭偏仪专门选择量拓仪器,因为国外厂商提供不了这种解决方案。

  2014年北京大学希望量拓为其教学设计一款椭偏仪,量拓在研究现有仪器不足的情况下,按照为市场提供下一代椭偏仪的整体思路进行研发生产,研制生产后,产品比以前市场上的教学型椭偏仪高,但想不到大受市场欢迎。除了过硬的产品质量,量拓还提供给学校非常专业的课件和教学软件,这样在许多理工课程的教学过程中,教师能够非常方便清晰地进行讲解。

  还有些客户做光刻机,需检测偏振态。量拓就先了解光刻机的工作原理,然后为客户定制设计方案,这些都是市场上原先没有的,是完全定制的解决方案。

  偏振实验涉及磁场、电磁波,电磁波本身就含有物质的一些信息,量拓目前还和天文台合作国家重大仪器的项目。

  除了提供解决方案,量拓还为客户提供分析测试服务。有些客户有纳米薄膜样品,却没有仪器;还有一些客户有国外的仪器,但自己用不了不会分析。量拓为这类客户提供测试、分析服务并给出专业的报告,比如国家计量院、一流的学校、企业等。

三大竞争优势

  孟永宏总结谈到了量拓科技的三大竞争优势:

  1、原始创新的产品设计思路。在产品设计时,量拓首先明确产品市场定位,调研国外所有、现有、顶级的产品,在此基础上,提出自己的研发需求,其研发准则是:必须在一个或几个点上超越国际上最好的产品,必须要有技术上的创新点。

  2、可为客户提供专业服务。比如很多客户用不起来椭偏仪是因为不会建模,而建模需要经验和对客户的理解,国外公司没有精力去提供这样的专业服务,量拓在此领域就有很大的优势。

  3、提供整体解决方案。除仪器外,还提供给客户关心的工艺改进等方案。这一点要求公司对客户要解决的问题有深入的研究和理解,并能够提出适合的解决方法、产品、服务。

未来发展

  从量拓科技的发展历史来看,经历过高起大落,正在健康快速地发展,未来将走向何处,也许从公司的使命“成为国际上椭偏测量领域贡献最大的企业”能够看出端倪。

  首先是新产品研发。“未来五年我们的新产品研发计划都很满!”量拓的研发工作分为几类:一是调研项目,研究客户新的需求或新的方向,进行调查;二是预研项目,经过调研后确定要做的,就会在实验室进行试验;三是在研项目,将已经通过的技术做成产品;四是提升项目,对现有产品进行功能指标的完善提升。

  另一大战略是走向国际、开拓国外市场。孟永宏表示,公司会利用网络宣传、参加国外展位、发展更多的代理商,来开拓国际市场。据悉,高端椭偏仪目前国内的年需求量大概为几十台,国外的年需求量至少是国内的5倍。

  谈到对国家政策有什么期望,孟永宏提到了一个比较“尖锐”的问题,就是税收上国内国外不平等。在科研院所的采购中,外国仪器厂家会有退税、免税的政策,但国内企业却不享受这样的“待遇”,至少要多交17%的增值税。这样,国内企业在科研院所的采购竞争中就降低了很多竞争优势。因此呼吁国家在制定政策时应提供更加公平的竞争环境。

  关于量拓科技:

  北京量拓科技有限公司(ELLITOP SCIENTIFIC CO., LTD.)(以下简称“量拓科技”)是专业的高端椭偏仪器研发制造企业。

  量拓科技成立于2008年4月,是中国唯一的专业椭偏仪器企业,专业致力于椭偏测量的方法研究、技术开发、产品制造和仪器销售,并提供纳米薄膜层构和物性参数的椭偏测试服务和椭偏测量整体解决方案的专业咨询服务。经过持续的创新发展,目前已成为国际高端激光椭偏仪和光谱椭偏仪的主要厂商。

  量拓科技以“发展国际领先的椭偏测量技术,提供纳米薄膜检测整体解决方案,成为椭偏测量领域贡献最大的企业”为企业使命,将通过持之以恒的不懈努力,在国际椭偏测量领域树立源自中国的高端专业椭偏品牌ELLiTOP形象,藉此提升中国在国际椭偏测量领域的实力和地位,实现中国高科技企业贡献世界的梦想。

  量拓科技作为专业的高端椭偏仪器制造商,荣获国家“高新技术企业”、“ISO9001国际质量体系认证”、“中关村高新技术企业”、“海淀区创新企业”等资质,并获得“第五届北京发明创新大赛”金奖,以及入围“2011年度光伏行业十大创新设备供应商”,“2013年光电行业年度贡献单位”等殊荣。

  量拓科技坚持国际水准的自主创新战略,已获得多项国家专利和软件著作权,在核心的椭偏测量技术和仪器制造方面形成了自主知识产权保护体系。承担了“北京市科技型中小企业促进专项(创新基金)”,“首都设计提升项目”,并与中国计量院、中国科学院电工研究所、理化研究所、苏州纳米所、深圳先进技术研究院、国家天文台、北京理工大学、南开大学等多家科研单位形成了密切的科技合作关系,并且积极参加相关的国际和国内学术研讨会和展览会,开放的全方位科技交流为企业持续发展提供了坚实的基础。

  量拓科技“以量拓产品和服务协助客户创造价值,走向成功”为衡量自身价值的基本出发点,依托深厚的椭偏测量研发基础和专业的椭偏测量技术服务队伍,为客户持续不断地提供国际一流的椭偏测量产品和服务。


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