日本科學技術(shù)振興機構(gòu)（JST）近日宣布，在2025年度研究成果Zui優(yōu)展開支援計劃（A-STEP）實施支援（還款型）項目中，正式向東京大學衍生初創(chuàng)企業(yè)株式會社Gaianixx提供開發(fā)支援。該公司將依托此項支持，獨立研發(fā)面向次世代壓電材料的高性能、低成本中間膜技術(shù)，力求在實現(xiàn)器件高性能化的同時兼顧成本控制，加速相關(guān)技術(shù)的普及與應用落地。

突破傳統(tǒng)晶格失配瓶頸

近年來，隨著醫(yī)療儀器、汽車傳感器及民用電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的快速擴張，壓電傳感器與致動器等壓電器件市場呈現(xiàn)顯著增長態(tài)勢。市場對這類核心組件提出了更為嚴苛的要求：不僅要具備更高的性能指標和能量轉(zhuǎn)換效率，還需大幅降低制造成本。為響應這一需求，無鉛壓電陶瓷及單晶壓電體等先進材料的研發(fā)已成為行業(yè)焦點。

然而，傳統(tǒng)外延生長技術(shù)在制造功能性薄膜時面臨固有難題。當基板與功能薄膜的晶格尺寸差異較大時，極易在薄膜中產(chǎn)生應變、裂紋或晶格缺陷，這些缺陷會嚴重削弱器件的整體性能。Gaianixx提出的“多能性?中間膜”技術(shù)，通過精密控制物質(zhì)狀態(tài)變化來消除晶格尺寸差異，從而在基板上形成匹配的功能薄膜，有效解決了長期困擾半導體與電子器件制造的基板限制與晶格缺陷問題。

聚焦PZT單晶化量產(chǎn)技術(shù)

此次開發(fā)的核心目標，是確立用于實現(xiàn)壓電材料單晶化的“多能性?中間膜”的量產(chǎn)技術(shù)。目前市場上廣泛使用的多晶鋯鈦酸鉛（PZT）雖應用普遍，但通過該技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為單晶結(jié)構(gòu)，有望大幅提升器件性能。為確保產(chǎn)品化后的穩(wěn)定供應，Gaianixx正致力于構(gòu)建能夠抑制量產(chǎn)質(zhì)量波動、具備高重現(xiàn)性的穩(wěn)定制造工藝體系。

該技術(shù)的潛在應用場景遠不止于壓電器件。在氮化鎵（GaN-on-Si）或金剛石等次世代半導體材料領(lǐng)域，該技術(shù)同樣可用于消除晶格尺寸差異，實現(xiàn)無缺陷的高質(zhì)量單晶生長。通過Zui小化位錯等晶體缺陷，可顯著降低漏電流和電阻，進而大幅減少電力轉(zhuǎn)換過程中的熱損耗，加速功率半導體的社會普及。

JST A-STEP項目支持機制

JST的A-STEP實施支援（還款型）旨在通過貸款形式支持初創(chuàng)企業(yè)將大學等機構(gòu)的科研成果轉(zhuǎn)化為社會實際應用。該項目針對包括Gaianixx在內(nèi)的初創(chuàng)企業(yè)提供Zui長3年的開發(fā)期，Zui高5億日元的開發(fā)費支持（按季度預支），且無利息。若事后評價達到B級以上，企業(yè)需在開發(fā)結(jié)束后10年內(nèi)償還本金，其中前3年可享有還款寬限期。

株式會社Gaianixx成立于2021年10月，總部位于東京都文京區(qū)，由中尾健人擔任代表取締役社長，主要從事多能性?中間膜及外延相關(guān)的研究開發(fā)、制造與銷售。該項目的推進不僅有助于提升日本在高端電子材料領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力，也為全球壓電半導體產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)迭代提供了新的解決方案。

對于中國半導體與新材料企業(yè)而言，這一案例凸顯了基礎(chǔ)材料創(chuàng)新對終端器件性能的關(guān)鍵作用。晶格匹配技術(shù)作為突破傳統(tǒng)材料限制的核心手段，其量產(chǎn)穩(wěn)定性直接決定了高端傳感器及功率器件的競爭力。國內(nèi)企業(yè)在布局第三代、第四代半導體時，應加強對界面工程與中間層技術(shù)的研發(fā)投入，以應對日益激烈的國際技術(shù)競爭。