物理學(xué)物理技術(shù)研發(fā)中心物理技術(shù)研發(fā)實習生實習報告一、摘要

2023年7月1日至2023年8月31日，我在物理學(xué)物理技術(shù)研發(fā)中心擔任物理技術(shù)研發(fā)實習生。核心工作成果包括參與半導(dǎo)體器件微結(jié)構(gòu)制備項目，完成5組樣品的掃描電子顯微鏡（SEM）成像與分析，測量數(shù)據(jù)精度達98.6%，并建立3套實驗參數(shù)優(yōu)化模型。專業(yè)技能應(yīng)用涉及MATLAB編程進行數(shù)據(jù)擬合（代碼運行時間平均為12秒），使用COMSOLMultiphysics模擬電磁場分布（網(wǎng)格劃分數(shù)量控制在200萬以下，誤差小于5%）。提煉出可復(fù)用的參數(shù)掃描優(yōu)化方法論，通過調(diào)整反應(yīng)腔溫度（范圍200K500K）和氣體流量（0.15L/min），使樣品電阻率提升23%。

二、實習內(nèi)容及過程

1實習目的

想在實踐中把學(xué)到的量子力學(xué)和固體物理知識用上，看看真實科研環(huán)境是啥樣，提升動手能力和解決實際問題的能力。

2實習單位簡介

我去的那個物理技術(shù)研發(fā)中心，主要搞新型半導(dǎo)體材料的制備和表征。他們有自己的一套實驗線，從分子束外延到拉曼光譜，設(shè)備挺全乎的。團隊不大，但氛圍挺活躍，老教授和年輕研究員都挺耐心。

3實習內(nèi)容與過程

開頭兩周主要是熟悉環(huán)境，跟著師兄學(xué)怎么操作磁控濺射機和原子力顯微鏡。7月8號開始獨立負責一個碳納米管導(dǎo)電性優(yōu)化的小項目。實驗流程大概是先在硅片上制備石墨烯基底，然后通過調(diào)整乙炔和氨氣的比例，再利用催化熱解法生長碳納米管，最后用拉曼光譜和四探針測試看看性能。我跑了5個批次，每次都記錄溫度曲線和氣體流量，發(fā)現(xiàn)當乙炔流量控制在20slm時，G峰和D峰的積分強度比能達到1.8，電阻率降到了5.2歐姆厘米，比初始的18歐姆厘米低了一大截。遇到的最大麻煩是催化層不均勻，有些地方碳納米管長不出來。后來查文獻發(fā)現(xiàn)用Fe和Ni的合金催化劑效果更好，試了之后覆蓋率直接翻倍。

4實習成果與收獲

最終那個批次的產(chǎn)品各項指標都達標了，導(dǎo)師說可以拿去投稿。我學(xué)會了不少東西，比如怎么用Origin做數(shù)據(jù)擬合，怎么調(diào)參數(shù)讓SEM成像更清楚。最大的收獲是意識到理論推導(dǎo)和實際操作差別挺大，實驗室里很多細節(jié)得靠經(jīng)驗摸索。比如生長碳納米管時，溫度稍微波動0.5攝氏度，產(chǎn)物性質(zhì)就可能完全變樣。這種微小的控制能力，學(xué)校里真沒怎么練過。

5問題與建議

實習期間覺得中心的管理有點亂，比如實驗記錄本總是找不到人簽字，有時候?qū)嶒炘O(shè)備也會突然沒電。培訓(xùn)方面也一般，剛開始連微波爐怎么用都不知道。建議他們可以搞個新員工手冊，把安全規(guī)范和儀器操作都列清楚。另外，崗位匹配度上有點問題，我實際做的內(nèi)容跟申請時說的差不多，但多了不少雜活，比如整理實驗室冰箱里的試劑。要是能提前跟導(dǎo)師溝通好具體任務(wù)，效率可能會更高。

三、總結(jié)與體會

1實習價值閉環(huán)

這8周實習就像把書上學(xué)到的知識掰開了揉碎了，真正用進了晶體生長和光學(xué)表征里。剛開始做碳納米管電阻率測試時，數(shù)據(jù)總飄忽不定，誤差超過10%，后來發(fā)現(xiàn)是恒溫爐的溫度梯度沒控制好，重新調(diào)整了熱場后，相對標準偏差直接降到3%以下。這種把理論模型和實驗現(xiàn)象對上的過程，特別有成就感。原來科研不是想當然，每一步都需要精確控制，哪怕氣體純度差0.1%，產(chǎn)物性質(zhì)就可能天差地別。這些細節(jié)在課堂上根本學(xué)不到，實習給了我一個把抽象概念具象化的機會。

2職業(yè)規(guī)劃聯(lián)結(jié)

導(dǎo)師讓我參與數(shù)據(jù)整理時，我順手用Python寫了個自動化腳本，把拉曼光譜的峰位自動標出來，他后來還問我要源代碼。這讓我意識到，以后想做器件表征方向的研發(fā)，光懂實驗操作遠遠不夠，得會點編程和數(shù)據(jù)分析。現(xiàn)在我就琢磨著要不要考個材料科學(xué)工程師資格證，順便把MATLAB里那些高級擬合工具也啃下來。實習最后那周，我們組接了個新項目，要做二維材料的柔性器件，我主動去旁聽了幾次討論，感覺自己的職業(yè)路徑一下子清晰了些想搞半導(dǎo)體材料，就得往微納加工和器件表征這兩個方向鉆。

3行業(yè)趨勢展望

看著實驗室新進的原子層沉積設(shè)備，還有隔壁組搞的鈣鈦礦太陽能電池，我明顯感覺到材料科學(xué)的迭代速度越來越快。特別是那些機器學(xué)習輔助的材料設(shè)計方法，聽說能縮短90%的試錯時間，但我也發(fā)現(xiàn)我們中心在這塊兒投入還不多。這可能是個機會，以后要是能結(jié)合編程和物理背景，往AI材料科學(xué)方向發(fā)展，或許能找到個藍海。實習最后一天，我去技術(shù)轉(zhuǎn)移辦公室看了看，有幾種我參與測試的新材料已經(jīng)申請專利了，轉(zhuǎn)化潛力挺大。這讓我覺得，做科研不能只悶在實驗室，得考慮怎么把成果變成實實在在的產(chǎn)品，比如關(guān)注一下專利布局和知識產(chǎn)權(quán)保護這些實際話題。

4心態(tài)轉(zhuǎn)變

以前寫實驗報告都是抄模板，現(xiàn)在自己獨立負責項目后，發(fā)現(xiàn)要考慮的東西太多了比如怎么跟供應(yīng)商談試劑價格，怎么在預(yù)算內(nèi)安排實驗，甚至還得考慮如何向非專業(yè)人士解釋清楚實驗原理。8月15號晚上有個關(guān)鍵實驗，因為設(shè)備突然故障折騰到凌晨兩點，最后還是硬著頭皮解決了問題。這種經(jīng)歷以前想都不敢想，現(xiàn)在卻成了家常便飯。感覺自己突然成熟了不少，抗壓能力和責任感肉眼可見地增長。有時候看著培養(yǎng)皿里那些自己親手做出來的漂亮晶體，會覺得科研這事兒挺有意思的，雖然過程艱辛，但每一步都像是給未來投了顆種子。

四、致謝

感謝物理技術(shù)研發(fā)中心給我這次實習機會，讓我能接觸實際的科研工作