碳(C)是元素周期表中的第六种元素，在生活中很常见。最早的碳是在木炭中发现的。现代碳化学是因为以煤、石油、天然气为燃料而逐渐发展起来的，碳在有机化学中也起着重要的作用。由碳形成的物质的性质非常不同。钻石，自然界中最坚硬的物质，是一种简单的碳物质。然而，另一种简单的碳物质，石墨，具有非常柔软的质地。
满满一个钻石的小编
硅(Si)和碳在元素周期表的同一列，所以它们的化学性质相似。硅在自然界主要以硅酸盐或二氧化硅的形式存在，储量丰富，在地壳中的含量仅次于氧。纯度超过99%的硅的提取创造了一个“信息时代”。硅制成的集成电路、晶体管等半导体器件的生产大大加快了信息化的进程，二氧化硅制成的光纤把世界连在了一起。
硅片
碳和硅比较常见，那你有没有想过碳和硅是什么？
1问，碳化硅是什么？
碳加上硅会形成一种新的化合物——碳化硅(SiC)，俗称金刚砂。碳化硅在自然界很罕见。天然碳化硅晶体通常被称为钼铅矿，是由法国化学家亨利莫瓦桑于1893年首先发现的。这种物质有什么独特之处吗？
自然界中的碳化硅
你还记得高中学过的硬度表吗？莫斯以十种矿物的划痕硬度为标准，确定了十个硬度等级，其中钻石的硬度定为10，是标准中最硬的矿石。碳化硅也是一种超硬材料，硬度为9.25，略低于金刚石。
合成的碳化硅粉末开始大规模生产，并用作机械的磨料。碳化硅因其熔点高，经常用于高温高压环境。总之碳化硅本身足够硬，耐热！
碳化硅也是一种商业性质很强的半导体材料。通常，工业中用于电子元件的碳化硅是半导体级的。1907年，发明了第一个碳化硅二极管，后来碳化硅也被应用于蓝色LED的生产。甚至碳化硅也可以用来生产石墨烯，因为它的化学性质促进了石墨烯在碳化硅纳米结构表面的生长。甚至还有一种生长石墨烯的极端方法，就是在真空下高温分解碳化硅。
合成碳化硅的价格约为钻石的十分之一，因此被认为是钻石的良好替代品和廉价饰品。工业用碳化硅多用于半导体、陶瓷等行业。可以说碳化硅“上得厅堂，下得厨房”。
碳化硅(SiC)是满足国家战略需求，满足国民经济建设和发展需要的关键材料。SiC的研究链条很长，涉及基础科学和工程技术领域的问题，属于典型的全链条科技创新研究。
2概念，科技创新的全链条
科学技术是第一生产力。每一次工业革命都是由科学革命带来的知识结构的革新引起的，最终实现了技术在社会中的广泛应用。
光纤传播信息
例如，信息技术革命的发展是由晶体管、巨磁阻(GMR)存储器、光纤、液晶等科技创新的全链条实现和不断迭代而构建的。科技创新全链条涉及科研机构、企业、政府乃至全社会。目标是形成自主关键核心技术乃至一个技术标准体系。
全链条科技创新能力和效率是衡量创新型社会生态的重要标准。周期越短，意味着整合创新资源的能力和效率越强。
为了早日实现更多的“中国创造”，整合创新资源、营造创新生态、提高效率显得尤为重要。从趋势上看，上半年的whol
中科院物理所正式布局碳化硅晶体研究，由研究员陈小龙领衔。当时相关文献较少，技术细节不详。然而，在晶体学和相图的基础上，陈小龙带领研究小组从激光晶体生长到SiC晶体生长。当时很多先进技术被发达国家垄断，对中国实行严格的技术保密和封锁，甚至禁止产品，SiC晶体也在其中。所以可想而知当时有多难。
物理研究所m楼
陈小龙是晶体生长研究组的组长，对SiC晶体的生长做了大量系统的研究。美国CREE公司作为目前世界上最大的SiC材料和器件供应商，从20世纪80年代初就开始进行SiC材料的研究。相比较而言，物理所对SiC晶体的研究起步晚了10多年，但在国内还是比较早的。
陈小龙带领研究团队突破了扩晶关键技术，成功生长出高质量的2英寸4H和6H SiC单晶。通过团队长期的基础研究，最终攻克了sic单晶生长中的各种难题。此外，研究团队还针对sic材料的新效应和新物理性质开展了大量基础研究，包括sic中掺杂和缺陷在诱发本征磁起源中的作用、通过缺陷工程调控半导体磁性、4H SiC晶体的非线性光学效应、利用SiC制备大面积高质量石墨烯和SiC/石墨烯复合材料等，并将SiC的应用拓展到光催化领域。
目前，物理所在SiC晶体领域的研究成果已获中国授权发明专利21项，PCT(专利合作条约)国际专利6项，参与SiC晶体相关国家标准的起草，并实施其中3项，在国际学术期刊上发表论文30余篇。
4、物理研究所碳化硅产业升级之路
为了实现碳化硅晶体的产业化，物理所于2006年9月成立了北京田可何达蓝光半导体有限公司(以下简称“田可何达公司”)，在国内率先启动了碳化硅晶体的产业化。2012年公司开始量产4英寸SiC晶体，2018年开始量产6英寸SiC晶体。
在这个过程中，物理所和田可何达公司形成了闭环全链条的R&D微生态。双方共同承担10个科技项目，研发支出已达约2.1亿元。这种微生态不仅有利于产学研在R&D合作，解决技术问题，还可以弥补初创企业R&D投资能力的不足。
碳化硅晶体的产业化是一个漫长的过程，其中如何提高成品率和优品率，实现即时使用是一个至关重要的问题。田可何达公司在生产中遇到技术和工艺问题时，会同步反馈给物理所。物理所相关研究团队从基础研究的角度对问题的根源进行了深入的分析和实验，并提出了可能的解决方案应用于生产，形成了R&D与生产的良好反馈互动。成品率和优品率的问题来自于企业研发的角度，此时整个SiC链R&D微生态的重心已经从实验室追求新奇的科学角度转移到满足市场需求的角度。田可何达公司现任常务副总经理、技术总监、生产总监，毕业于陈小龙研究集团。具有创业精神的研究生的培养和输出对于全链条科技创新模式的实现至关重要。
碳化硅制成的钻石戒指
物理所团队坚持基础研究，先后获得24项sic晶体生长相关专利。2019年底，上述专利全部转让给田可何达公司，为其后续发展注入了新的动力。在碳化硅全链条科技创新中，新技术
截至2020年1月31日，科技创新板企业209家，获批92家，平均上市周期13.68年。这92家科创板企业中，上市周期(从公司注册到上市的时间)超过20年的有6家，占比7%；15-20年的23个，占25%；10-15年的36个，占39%；5-10年的27个，占29%。田可何达公司从2006年成立到2017年首次盈利，经历了11年。2019年底，田可何达公司成为中国和亚洲最大的碳化硅供应商之一。
碳化硅晶片
相比较而言，当企业成熟后，这个周期会是一个接近平均周期13.68年的结果。当然，相对于巨磁电阻存储、光纤通信、蓝光LED、锂离子电池，整个SiC半导体行业的应用广度和深度还有很大差距，周期也比19-43年要短。但根据全链条科技创新模式的统计，SiC研究的周期达到了35年。
5启示，国家研究机构的创新
综上所述，科技创新和推广创新无论采取什么样的范式进步，最终都要体现在全链条科技创新的效率上。效率越高，周期越短。
如果能充分调动科学家和企业家发挥主观能动性，实现无缝对接，就能有效缩短周期。因此，碳化硅的产业化道路也为国家科研机构参与科技创新全链条带来了诸多启示：
1.整个链条的科技创新过程是很漫长的。要完成从科研到市场推广的全过程，就要适应从科研文化到市场标准的转变。
2.现阶段，由于科技创新全链条的高壁垒、高风险、长周期，特别是前期的基础研究和应用基础研究，需要国家研究机构继续发挥重要作用。
3.对于国家级研究机构中应用导向明显的研究单位，需要更加主动地适应市场生态，这些研究单位的研究生教育要强调培养企业家精神的责任。编辑：pj