原子級(jí)制造揭榜掛帥任務(wù)榜單

附件2原子級(jí)制造揭榜掛帥任務(wù)榜單一、核心基礎(chǔ)（一）原子層沉積工藝仿真平臺(tái)揭榜任務(wù)：原子層沉積是能源、化工和高端電子器件領(lǐng)域的關(guān)鍵核心工藝。當(dāng)前新工藝摸索周期長(zhǎng)成本高，材料生長(zhǎng)質(zhì)量難以控制。因此需發(fā)展高精度仿真技術(shù)，耦合各原子尺度與介觀尺度仿真方法，模擬真實(shí)生長(zhǎng)/刻蝕過程中前驅(qū)體分子與基底的反應(yīng)過程，沉積/刻蝕過程及后退火過程。通過仿真研究不同前驅(qū)體、反應(yīng)溫度和壓力等工藝參數(shù)對(duì)薄膜沉積質(zhì)量的影響，優(yōu)化工藝參數(shù)。利用仿真結(jié)果預(yù)測(cè)沉積薄膜的結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)和機(jī)械性能，為新工藝探索提供指導(dǎo)。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，面向Si/SiO2等襯底的高介電常數(shù)氧化物的原子級(jí)沉積，如Hf(Zr)O2，Al2O3，開發(fā)ALD仿真平臺(tái)，包含吸附、脫附模塊，材料生長(zhǎng)模塊，薄膜質(zhì)量評(píng)估模塊等。平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)10nm厚10萬原子秒級(jí)時(shí)間材料生長(zhǎng)模擬，模擬的關(guān)鍵工藝參數(shù)不少于3個(gè)。對(duì)ALD生長(zhǎng)速度的計(jì)算準(zhǔn)確度達(dá)到90%以上，大深寬比（10:1）沉積的臺(tái)階覆蓋度預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度達(dá)到90%以上。（二）異質(zhì)多晶材料的原子級(jí)平坦化工藝研究揭榜任務(wù)：面向微電子元器件異質(zhì)互連結(jié)構(gòu)、多晶材料等的原子級(jí)精度制造需求，建立能量限域調(diào)控作用下異質(zhì)、多晶材料表面原子級(jí)拋光和亞表面損傷層控制技術(shù)，發(fā)展原子尺度制造過程的原位動(dòng)態(tài)表征方法，形成宏觀尺度互連異質(zhì)表面原子層去除一致控制的拋光工藝、技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)4英寸及以上尺寸的典型材料原子級(jí)拋光和亞表面近零損傷控制。考核指標(biāo)：到2026年，實(shí)現(xiàn)4英寸及以上尺寸的典型材料表面原子級(jí)精度及亞表面近零損傷制造與原位動(dòng)態(tài)表征，針對(duì)典型異質(zhì)、多晶材料的原子級(jí)拋光，實(shí)現(xiàn)表面粗糙度Ra小于2?，亞表面損傷層≤20層原子，單次制造幅面10×10μm內(nèi)面形精度優(yōu)于10?，原位動(dòng)態(tài)觀測(cè)與表征的空間分辨率優(yōu)于1?。（三）面向原子級(jí)對(duì)準(zhǔn)的原子層沉積工藝研究揭榜任務(wù)：面向先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)制造套刻誤差比重增大、可靠性下降問題，發(fā)展表面區(qū)域選擇性鈍化與活化改性的選區(qū)沉積技術(shù)，突破非生長(zhǎng)區(qū)表面形核缺陷選擇性去除技術(shù)，形成先進(jìn)互連介電層表面電介質(zhì)材料高可靠性、精簡(jiǎn)步驟選區(qū)沉積工藝與技術(shù)。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，建立選擇性原子層沉積形核模型，完成基于互連對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)介質(zhì)層表面選擇性沉積工藝體系；在兩類以上金屬與介電材料體系內(nèi)開發(fā)出選擇性>99.9%，實(shí)現(xiàn)單層可控生長(zhǎng)，生長(zhǎng)區(qū)膜厚>6nm，非生長(zhǎng)區(qū)檢測(cè)無缺陷，并在12寸原子層沉積機(jī)臺(tái)完成驗(yàn)證，推廣產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。（四）強(qiáng)光光學(xué)元件原子級(jí)缺陷調(diào)控及修復(fù)技術(shù)揭榜任務(wù)：面向極端服役強(qiáng)光光學(xué)元件原子級(jí)缺陷和損傷控制需求，突破原子級(jí)缺陷形性參量表征、復(fù)合能場(chǎng)選擇性精準(zhǔn)調(diào)控、缺陷環(huán)簇/點(diǎn)位高效可控修復(fù)及抗激光損傷性能評(píng)價(jià)等關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)原子級(jí)缺陷精確表征與可控修復(fù)原理樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)光光學(xué)元件制造過程中的缺陷調(diào)控和修復(fù)，提升高精度光學(xué)元件在強(qiáng)激光極端服役條件下的抗損傷能力。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，完成原子級(jí)缺陷高效可控修復(fù)原理驗(yàn)證平臺(tái)的開發(fā)工作，具備原子級(jí)缺陷高置信度表征、局域選擇性可控修復(fù)及抗激光損傷性能評(píng)估等能力，可有效修復(fù)原子級(jí)缺陷類型≥5種，能夠在口徑大于300mm的尺寸范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)原子級(jí)缺陷損傷的修復(fù)，修復(fù)后元件激光誘導(dǎo)損傷閾值提升50%以上，并在損傷測(cè)試平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。（五）原子級(jí)金屬粉體宏量開發(fā)揭榜任務(wù)：通過自主研發(fā)精密設(shè)備，將原料金屬制備成比當(dāng)前納米粉體更細(xì)的原子級(jí)粉體，可實(shí)現(xiàn)粉體的熔點(diǎn)大幅下降和表面原子占比的大幅提高，這使得該粉體可以支撐更低溫的工件焊接。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，原子級(jí)金屬粉體可在金屬焊接、粉末冶金、3D打印、醫(yī)療器械、一體成型等領(lǐng)域應(yīng)用。每天提供公斤級(jí)粉體，粉體中90%以上的顆粒，單顆粒包含原子數(shù)少于1000，部分高檔原子級(jí)粉體少于200，驗(yàn)證多種焊接和加工場(chǎng)景溫度的急劇下降（下降20%以上），建立原子級(jí)金屬粉體的工藝評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。（六）粉體原子級(jí)包覆技術(shù)與裝備揭榜任務(wù)：面向粉體含能材料表面原子級(jí)致密鈍化層的制造需求，開展粉體原子層包覆工藝研究，突破材料顆粒解團(tuán)聚、前驅(qū)體定量輸出和反應(yīng)原位監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)，形成批量化粉體表面原子級(jí)制造工藝、技術(shù)與裝備。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，完成批量化粉體表面原子級(jí)制造裝備研制，實(shí)現(xiàn)粉體表面厚度<1nm薄膜沉積，粉體比表面積保持率大于95%，批處理能力大于10kg/批次，一致性大于95%，推動(dòng)原子級(jí)制造技術(shù)在核能、氫能等綠色能源的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。二、重點(diǎn)產(chǎn)品（一）多場(chǎng)輔助化學(xué)機(jī)械原子級(jí)拋光裝備揭榜任務(wù)：面向半導(dǎo)體襯底原子尺度拋得光、納米尺度拋得平、微米尺度拋得快的高質(zhì)高效加工需求，研究電、光、聲、等離子體等多場(chǎng)輔助化學(xué)機(jī)械原子級(jí)去除工藝，突破多場(chǎng)輔助協(xié)同調(diào)控、超低壓力分區(qū)加壓、測(cè)量反饋智能控制等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)多場(chǎng)輔助化學(xué)機(jī)械拋光裝備，實(shí)現(xiàn)原子級(jí)精度拋光，滿足半導(dǎo)體襯底應(yīng)用需求。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，研制模塊化的多場(chǎng)輔助化學(xué)機(jī)械原子級(jí)拋光裝備，可以集成電、光、聲、等離子體等多場(chǎng)，拋光壓力調(diào)控精度0.1psi，拋光壓力分區(qū)數(shù)量6個(gè)，利用該設(shè)備對(duì)單晶硅襯底進(jìn)行拋光，表面起伏小于10個(gè)原子層，滿足先進(jìn)制程需求。（二）高效團(tuán)簇離子束原子級(jí)拋光裝備的研發(fā)及在大徑厚比金剛石光學(xué)窗口的加工應(yīng)用揭榜任務(wù)：面向高功率激光系統(tǒng)、中長(zhǎng)波紅外探測(cè)器等對(duì)原子級(jí)表面精度的金剛石窗口需求，突破氣體原子團(tuán)簇束流中和關(guān)鍵技術(shù)，建立原子級(jí)超光滑金剛石表面制造方法，研制超硬金剛石團(tuán)簇離子束原子級(jí)拋光裝備，實(shí)現(xiàn)大徑厚比金剛石光學(xué)窗口的原子級(jí)制造，并應(yīng)用驗(yàn)證。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，高性能、低成本的束流中和器自主可控，具有較高的中和效率，對(duì)Ar100團(tuán)簇中和效率>50%，研制金剛石材料團(tuán)簇離子束原子級(jí)拋光裝備，建立金剛石光學(xué)窗口納米級(jí)精度及原子級(jí)表面質(zhì)量制造工藝，加工金剛石光學(xué)窗口直徑≥75mm、徑厚比≥100、表面面形精度PV≤λ/4、表面粗糙度Ra≤1nm，設(shè)備支持Ar/SF6等多種氣體團(tuán)簇離子束、束流強(qiáng)度≥100μA、團(tuán)簇束斑直徑0.5-10mm可調(diào)、團(tuán)簇離子能量≥60keV，能夠支撐3英寸級(jí)金剛石光學(xué)窗口原子級(jí)可控制造。（三）原子級(jí)精度X射線反射鏡揭榜任務(wù)：面向X射線掠入射反射鏡對(duì)表面全頻段誤差的極端精度需求，突破X射線反射鏡原子級(jí)精度加工關(guān)鍵技術(shù)；研發(fā)以等離子體加工和彈性發(fā)射加工為核心技術(shù)的原子級(jí)精度X射線反射鏡加工工藝；研制等離子體與彈性發(fā)射加工裝備，并開發(fā)誤差高效收斂算法；推動(dòng)自主加工的高精度X射線反射鏡在同步輻射和自由電子激光裝置的應(yīng)用。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，完成400mm尺寸X射線反射鏡加工裝備的研制，滿足面型精度RMS優(yōu)于2nm，斜率誤差優(yōu)于RMS0.2μrad，表面粗糙度RMS優(yōu)于0.1nm。自主加工的X射線反射鏡在同步輻射和自由電子激光裝置上得到應(yīng)用。（四）原子級(jí)分散的金屬制劑揭榜任務(wù)：針對(duì)傳統(tǒng)植保制劑的藥害風(fēng)險(xiǎn)高、與其他農(nóng)藥混配難度高、以及金屬殘留嚴(yán)重和橡膠制備使用過量氧化鋅的污染問題，采用原子級(jí)分散工藝，降低金屬的用量，實(shí)現(xiàn)相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，分別實(shí)現(xiàn)三款以上原子級(jí)分散金屬制劑/助劑用于植保制劑、橡膠制備等領(lǐng)域。制劑中金屬的原子級(jí)分散率高于95%；用于植保的殺菌銅制劑銅用量降低80%以上，施用后銅殘留降低90%以上；完成實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證與大田實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)面積不低于100萬畝；用于橡膠硫化助劑的金屬鋅用量降低70%以上，生產(chǎn)成本降低50%以上。（五）原子臺(tái)階電鍍高純單晶銅板與靶材揭榜任務(wù)：針對(duì)6G通信、新能源等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅艽趴貫R射銅薄膜的需求，開展大尺寸高純單晶銅板/靶材制備的關(guān)鍵技術(shù)研究。重點(diǎn)開發(fā)原子臺(tái)階調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高純、高質(zhì)量銅板材的單晶制造；發(fā)展先進(jìn)電鍍制造工藝，實(shí)現(xiàn)單晶銅板材的連續(xù)增厚；基于單晶銅板材開發(fā)單晶銅靶材，優(yōu)化磁控濺射薄膜的高質(zhì)量沉積技術(shù)，制備高性能濺射銅薄膜；同時(shí)，建設(shè)高純單晶銅板/靶材生產(chǎn)線，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化示范應(yīng)用。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，實(shí)現(xiàn)原子臺(tái)階電鍍高純單晶銅板的尺寸達(dá)到≥25cm×30cm，純度達(dá)到6N級(jí)，厚度≥3mm；基于單晶銅板制備的單晶銅靶直徑達(dá)到2-8英寸；在相同條件下，濺射薄膜電阻率較多晶銅靶降低15%以上；建立大尺寸高純單晶銅板生產(chǎn)示范線，年產(chǎn)25cm×30cm高純單晶銅板≥5000塊。（六）基于石墨烯原子制造技術(shù)制備高導(dǎo)熱低熱阻石墨烯熱界面材料揭榜任務(wù)：面向高功率器件的熱管理解決方案，基于原子制造技術(shù)，發(fā)展更高效的熱界面材料。以結(jié)構(gòu)原子級(jí)精準(zhǔn)的石墨烯材料，構(gòu)筑器件熱源本體與散熱構(gòu)件本體之間的熱通道，提高熱量傳遞效率，解決器件受力形變等核心關(guān)鍵技術(shù)問題，在高功率器件上驗(yàn)證可靠性，并探索實(shí)現(xiàn)高效熱電轉(zhuǎn)換的可能。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱低熱阻的石墨烯熱界面材料規(guī)模生產(chǎn)，垂直導(dǎo)熱系數(shù)大于300W/m·K，熱阻小于0.05K·cm2/W，壓縮殘余應(yīng)力小于30PSI（50%壓縮量），回彈率大于50%，系列產(chǎn)品在不少于10000個(gè)高功率器件上示范應(yīng)用。（七）高密度原子團(tuán)簇傳感陣列打印技術(shù)揭榜任務(wù)：開展基于團(tuán)簇墨水的柔性傳感陣列打印制造技術(shù)研究，突破高穩(wěn)定原子團(tuán)簇墨水可控制備及印刷電子“墨水”化過程中材料物化性能和界面性質(zhì)調(diào)控，結(jié)合高精度、大面積打印制備工藝技術(shù)，突破高性能、高效率、高分辨率打印制造技術(shù)難題。針對(duì)人體或機(jī)械裝備穿戴需求，制備基于原子團(tuán)簇功能材料的柔性薄膜陣列傳感器，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用驗(yàn)證。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，開發(fā)出基于團(tuán)簇墨水的柔性傳感器打印技術(shù)，團(tuán)簇墨水材料不少于3種，傳感物理量不少于3種，傳感器陣列密度>100個(gè)/cm2；其中壓力傳感范圍優(yōu)于5kPa-50MPa，彎折柔性薄膜性能變化小于±10%@＞10萬次，柔性溫度傳感器響應(yīng)范圍10℃-80℃，精度≤0.5℃。三、公共支撐（一）高分辨透射電子顯微鏡揭榜任務(wù)：面向原子級(jí)加工中結(jié)構(gòu)演變的動(dòng)態(tài)表征和原子級(jí)制造產(chǎn)物性能及可靠性的綜合評(píng)測(cè)需求，突破高相干性場(chǎng)發(fā)射電子源穩(wěn)定發(fā)射、200-300kV高壓電子槍發(fā)和低紋波高壓電源等技術(shù)難題；發(fā)展亮度更高、發(fā)射更穩(wěn)定和相干性更優(yōu)的場(chǎng)發(fā)射電子源；發(fā)展低像差系數(shù)高分辨率物鏡；實(shí)現(xiàn)低電子劑量下原子級(jí)分辨能力；助力原子級(jí)制造評(píng)價(jià)體系的建立。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，完成120kV場(chǎng)發(fā)射透射電鏡的穩(wěn)定量產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)200-300kV場(chǎng)發(fā)射透射電鏡系列的自主研制和商業(yè)化，儀器采用場(chǎng)發(fā)射電子槍；加速電壓30-200/300kV連續(xù)可調(diào)；信息分辨率優(yōu)于1.4?，點(diǎn)分辨率優(yōu)于3?。（二）基于面域掃頻光學(xué)相干的超分辨高通量原子級(jí)形貌檢測(cè)新方法與裝備揭榜任務(wù)：面向高端電子器件制造、三維微納超材料結(jié)構(gòu)等場(chǎng)景的檢測(cè)需求，突破光學(xué)干涉檢測(cè)分辨極限，創(chuàng)新跨尺度三維空間結(jié)構(gòu)的時(shí)-空光學(xué)信號(hào)同步調(diào)制及解調(diào)方法，形成面域掃頻光學(xué)相干的三維結(jié)構(gòu)及形貌超分辨高通量檢測(cè)新技術(shù)及裝備，實(shí)現(xiàn)原子級(jí)精度形貌的高效測(cè)量與表征，并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用驗(yàn)證。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，研制面域掃頻光學(xué)相干的超分辨高通量原子級(jí)檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)精度優(yōu)于0.1nm，表面三維形貌及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同步測(cè)量，實(shí)現(xiàn)1000000points/s（每點(diǎn)同時(shí)包含表面及內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息）的測(cè)量效率，能夠支撐12英寸晶圓的原子級(jí)檢測(cè)可控，并在高端電子器件制造、三維微納超材料等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證。（三）面向原子級(jí)制造的多探針操控平臺(tái)揭榜任務(wù)：針對(duì)原子級(jí)精密操控需求，研發(fā)一套高性能的多探針操控平臺(tái)，具備四個(gè)獨(dú)立的探針模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)微小結(jié)構(gòu)的高精度操作與測(cè)量，突破當(dāng)前探針間距、噪聲控制和溫度調(diào)節(jié)等技術(shù)，推動(dòng)原子制造技術(shù)的發(fā)展。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，完成具備四套掃描探針模塊的多探針操控平臺(tái)。該平臺(tái)的Z方向機(jī)械噪聲控制在<5pm，探針最小間距≤50nm，變溫區(qū)間為10K-420K。通過引入先進(jìn)的控制算法與材料技術(shù)，包括多探針協(xié)調(diào)控制、原子結(jié)構(gòu)構(gòu)筑智能優(yōu)化算法、原子跟蹤技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)高效的原子級(jí)精密操控，為材料科學(xué)、納米技術(shù)等領(lǐng)域的研究提供強(qiáng)有力的支持，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。（四）分子束外延超薄薄膜厚度原位探測(cè)器揭榜任務(wù)：面向埃米至納米厚度超薄薄膜生長(zhǎng)可控問題，突破超薄膜生長(zhǎng)過程的原位光學(xué)測(cè)量、超薄至薄膜形態(tài)的光學(xué)模型構(gòu)建、薄膜厚度與光學(xué)常數(shù)有效動(dòng)態(tài)解析、長(zhǎng)時(shí)低漂移高信噪比測(cè)量系統(tǒng)研制、高真空系統(tǒng)原位集成設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)。形成分子束外延工藝下超薄薄膜厚度原位探測(cè)方法與探測(cè)器樣機(jī)研制，在分子束外延薄膜生長(zhǎng)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，完成分子束外延工藝下超薄薄膜厚度原位探測(cè)方法與探測(cè)器樣機(jī)研制，可支持金屬膜、氧化膜、有機(jī)膜等多類型超薄膜的原位探測(cè)能力，支撐分子束外延工藝超薄膜的可控生長(zhǎng)。厚度測(cè)量范圍：1nm-50nm，測(cè)量分辨力達(dá)到亞單原子層，每小時(shí)信號(hào)漂移＜5×10-3，信噪比＞1000:1，單次厚度最快測(cè)量時(shí)間＜10ms。四、示范應(yīng)用（一）高靈敏原子團(tuán)簇?zé)o創(chuàng)唾液傳感器揭榜任務(wù)：為滿足多樣化醫(yī)療服務(wù)場(chǎng)景的迫切需求，實(shí)現(xiàn)近距鄰接耦合團(tuán)簇陣列精確制備，攻克復(fù)雜基質(zhì)中對(duì)痕量物質(zhì)高特異性識(shí)別的技術(shù)難題，開發(fā)基于金團(tuán)簇等離激元即時(shí)檢測(cè)（POCT）唾液智能分析系統(tǒng)。預(yù)期目標(biāo)：到2026年，搭建1套唾液POCT能智能分析儀，其中金團(tuán)簇原子數(shù)的誤差控制在絕對(duì)值小于100。系統(tǒng)具備同時(shí)檢測(cè)唾液中的葡萄糖、尿酸和皮質(zhì)醇三種關(guān)鍵生物標(biāo)志物的能力，檢測(cè)時(shí)間縮短至10分鐘以內(nèi)。（二）面向高效穩(wěn)定太陽能電池