松材研途·卓越之路①丨“MEMS实践者”刘杰：校企联培下的工程探索与技术实践

前言

“卓越工程师”学生校企联培计划聚焦于国家重大战略需求，致力于培养国家经济发展转型期急需的高层次工程型硕博人才，旨在打造一支政治立场坚定、热爱祖国、敬业奉献的工程技术后备力量。他们不仅拥有扎实的基础理论知识，还具备出色的专业技术能力和水平，能够进行工程技术创新和创造，并擅长解决复杂的工程技术难题。此外，这些未来的卓越工程师们还将拥有宽广的国际视野，扎根于工程实践和生产一线。

松山湖材料实验室积极参与到“卓越工程师”校企联培计划中，引进了包含中国科学院大学、中山大学、华南理工大学、电子科技大学等高校的工程硕博人才100余名。在这里，学生们在坚实的理论基础上，循序渐进地磨砺专业技能，勇于跨越工程技术的未知边界，面对复杂难题，他们迎难而上，致力于寻求创新解决方案。

今天，让我们走近一位年轻的探索者——刘杰，他的成长与进步体现了校企联培计划下学生的快速成长，也是实验室中努力钻研、探索创新的“松材人”的缩影。

简介

刘杰，华南理工大学机械与汽车工程学院机械专业2022级在读硕士，于2023年12月通过东莞国家卓越工程师创新研究院匹配并进入实验室进行联合培养。在实验室联培期间的课题为“MEMS加速度计设计与工艺开发”，刘杰在联培课题中发挥了关键作用，成功研制出了一款高灵敏度、高温度稳定性的加速度计，并搭建了MEMS传感器开发框架，填补了实验室微加工平台在MEMS器件开发上的短板。研究生联培期间申请发明专利3项，获得华南理工大学互联网＋创新创业大赛银奖、优秀奖各一项。

01.联培之旅的起点

2023年12月，刘杰来到实验室报到，在微加工与器件平台正式开启了他的联合培养之旅。对于一名机械专业的硕士生来说，跨入材料科学与微纳加工领域无疑是一次全新的尝试。然而，这并未让刘杰却步，他反而将其视为一次难得的挑战与机遇。

“我选择校企联合培养模式，是因为它搭建了连接科研与产业化的桥梁，让我有机会将理论研究与实际需求相结合。”刘杰坦言，这种模式不仅让他能够接触最前沿的研究课题，还赋予了他将学术研究转化为工程实践的能力。

“刘杰刚进来实验室，我们团队就根据他的基础情况制定了详尽的培养方案，包括个性化的学习路线和贴合实际需求的项目计划。不仅能满足刘杰的毕业要求，更着重于培养他在科研领域的实战能力和创新思维。在指导方面，我们团队采取了全方位、多层次的指导策略。首先，根据刘杰的专业背景和兴趣方向，精心规划了学习路径，确保他能够系统地掌握必要的理论知识和实验技能。同时，结合在研项目，让刘杰在实际科研活动中边学边做，得到快速提升。”刘杰所在小组的莫观孔工程师说道。

他所在项目的负责人丁国建老师补充道：“在经费方面，团队也是给予了充分的支持，确保刘杰能够专心地投入到研究中，这为他开展探索性工作提供了坚实的物质基础。我们也会鼓励刘杰与学校导师保持紧密联系，定期让他向高校导师汇报进展，并充分利用校企双方的学术资源和研究设施进行深入研究。此外，实验室也会经常举办学术会议、邀请领域专家进行交流等，进一步拓宽了学生们的学术视野。”

02.初探MEMS世界

作为机械专业研究生，MEMS传感器领域对刘杰来说是陌生的，但他对此充满好奇。随着查阅MEMS传感器有关的文献，MEMS传感器独特的架构逐渐清晰，它通过微机电系统，把机械结构微型化至微米、纳米级别，从微型压力传感器到高灵敏度加速度计，其将机械原理与微纳加工技术精妙融合，能在极小空间实现复杂精密感知功能，与机械专业知识多有契合，这激起了他的兴趣；而研究MEMS器件也恰好是微加工平台的重点发展方向。于是他将研究方向聚焦于MEMS加速度计的设计与工艺开发。面对陌生的领域，他在实验室导师的指导下和自己的不懈努力下，快速补充了材料科学、半导体物理及微纳加工的知识，并将其灵活应用于课题研究中。

他在实验室的指导老师是微加工与器件平台的负责人贾海强老师，贾老师评价道：“微加工平台以泛半导体领域的微纳加工及工艺服务为主，致力于相关工艺技术的深入研发。同时，平台根据产业技术发展趋势，将加速度计MEMS等作为特色发展方向，着力提升平台在此领域从仿真，设计，工艺制备，测试，到迭代等方面的系统化技术研发与整合能力，而联培学生在此聚焦方向的深入研究就具备了较大优势。这一研究要求学生有很好的主动性，多学科交叉学习与研究能力，很好的团队协作能力，而刘杰同学具备和逐步培养了这些能力，这是我非常欣赏的。”

丁国建老师评价道：“刘杰在学术研究和实践操作上展现了较强的学习能力，从热功能结构研究转到材料科学、半导体物理及微纳加工领域，他能迅速掌握新领域知识，并将其用于系统设计与工艺优化，除此之外，刘杰文献搜索和学习效率高，能快速适应新角色并取得进步，每周汇报也体现了他跨专业学习的优势。”

刘杰和他制备的MEMS器件晶圆

03.攻坚克难：从设计到制造

在课题研究的过程中，刘杰和团队面临着如何兼顾加速度计温度稳定性与结构稳定性的难题。刘杰结合自己的学习经历，提出了一个大胆的结构设计想法并利用业余时间完成了初步建模和理论验证。最终，这一设计成功通过实验测试，成为解决这一问题的关键突破。他研制出的加速度计样机具备高灵敏度、高温度稳定性的特征，系在加速度计结构上进行改进，在满足温度稳定性的同时，结构稳定性也大大提升，具备良好的扛冲击能力。传感器外形尺寸2x2mm，相较于初代样机体积缩小85.71%，灵敏度达到937.25mV/g，±1g量程范围内线性度99.7%，在20-200℃的测试环境下温度稳定性良好，在20g冲击载荷下传感器未发生失效。

目前，刘杰在实验室联培已足一年，不论是科研还是生活上，刘杰都感觉无比充实，他帮助平台完成了MEMS器件从设计、仿真、工艺到测试的技术储备。

“刘杰通过深入学习和调研，成功设计出了一款加速度计传感器，并搭建了MEMS传感器开发框架。这不仅填补了我们平台的短板，还展现了刘杰在结构设计和工艺设计方面有扎实的积累和实践的经验。”莫观孔工程师对他的表现给予高度评价。

刘杰和他的企业导师、项目组成员合影  （从左到右依次是联培学生王潇迈、联培学生刘杰、贾海强老师、丁国建老师、莫观孔老师）

04.阶段性成果与成长

目前，刘杰的研究已取得多项重要成果。他设计的高灵敏度、高温度稳定性的加速度计传感器，填补了实验室在MEMS器件开发领域的短板。相关研究成果不仅获得纵向项目支持，还申请了发明专利，进一步为工程实践提供了有力支撑。

取得的这些阶段性的成果与刘杰本人和所在团队的努力是分不开。“非常齐全的微加工平台和公共设备基础为我们的研究提供了强有力的支持，尤其是在制备高性能微传感器时，这里丰富的资源和先进的设备帮助我实现了许多想法”。刘杰十分感恩实验室提供的丰富资源，他认为自己在联合培养期间成长了很多：“我最大的收获是在思维方式上有了很大的转变，学会了独立思考解决问题，并将学术研究与工业应用相结合，这些经历对我个人成长和技术能力提升都有很大帮助，同时让我更加理解科研的实际价值。”

05.寻路科研与产业化的桥梁

对于松山湖材料实验室的科研与产业化结合的环境，刘杰说道：“这里完善的微加工平台和开放的科研氛围为我的学习成长提供了强大的支持。更令我感动的是团队合作中的默契与创新氛围，让每一次挑战都是成长的机会。”在校企联培的学习模式下，实验室不仅仅是为刘杰，更是为所有联培学生提供了实践的平台，不仅让他们能将理论知识与工程实践相结合，还帮助他们在真实的科研与产业环境中不断成长，积累宝贵经验。