孙聂枫从事磷化铟（InP）及相关材料研究20余年，先后主持国家科技重大专项、国家重点科技攻关、政府间国际科技合作专项等各类项目30余项。
孙聂枫，1972年出生，天津大学工学博士，中国电科13所/中国电科南湖研究院研究员，中国科学技术大学研究生导师，国际半导体产业协会标准技术委员会核心委员，全国半导体设备和材料标准化委员会委员，中国电子学会电子材料分会委员，全国工商联科技装备业商会半导体专业委员会副主任委员，美国晶体生长学会委员，美国化学学会会员，印度晶体大会科技委员，多次应邀在国际及国内顶级学术会议上做相关科研进展报告。
孙聂枫从事磷化铟（InP）及相关材料研究20余年，先后主持国家科技重大专项、国家重点科技攻关、政府间国际科技合作专项等各类项目30余项。他主持研制多系列材料合成、单晶制备及测试分析等关键设备，设计制造了国际上口径最大、功能最多的高压单晶炉，打破国外禁运。制备出世界上最重、尺寸最大的InP单晶；在世界上最早提出了非掺杂半绝缘的形成机理，首次揭示亮点缺陷的来源及形成机理；申请授权国内外专利70余项，制订9项国标、国军标等标准；发表论文170余篇，多篇论文被国际顶级专家列为该领域的里程碑进展；研制的InP衬底每年支撑上亿颗芯片的研制，已广泛应用于太赫兹、光通讯及军事装备等领域，保障了一批国家重大工程的实施。相关产品还出口至美、印、德等国。
子承父业，埋头基础
材料是国家发展的基础，但做材料，搞基础研究是非常艰辛的，所以业内很少有子承父业的情况。做材料研究的工程师，就不仅要做基础研究，还要做出产品，那更是难上加难。在中国半导体材料领域就有这样一对父子，几十年如一日，像接力跑一样，奋战在化合物半导体材料的第一线，取得了一项又一项国际水平的成果。他们就是驰名国际半导体磷化铟领域的孙同年和孙聂枫父子。
半导体有多重要，原来很多人都不太了解。2018年日韩交恶，日本对韩国限制出口三种半导体材料，致使三星，LG等韩国赫赫有名的大企业面临停产。让人们了解到半导体的重要性。美国限制出口半导体芯片给中兴、华为，致使中兴不得不接受屈辱的协定，华为不得不剥离手机业务，而且本已闯入世界销量前列的华为手机销量大幅下降。更让人们感受到“卡脖子”的痛。长期以来，发达国家就一直限制我国的高端化合物半导体材料及技术发展。孙聂枫的父亲孙同年教授早在1970年代初就认识到化合物半导体材料对国家科技发展的重要性。在一穷二白的情况下自主设计制造我国首台高压单晶炉，发明制备砷化镓，磷化铟等材料的新方法新技术。而磷化铟是最难制备的半导体材料之一，可是性能又是非常优异，其他材料无法取代。因此各发达国家争相投入最强团队开展相关研发。但是到1990年代中期，中国的半导体产业处在一个非常尴尬的时期，国外由半导体支撑的电子产业发展的如火如荼，我国因为缺乏相关的技术指引，从国家层面将电子工业部合并到机械电子工业部，又将电子工业部合并到邮电部成立信息产业部，致使电子工业-半导体产业始终处于从属地位，无法得到重视。在教育层面，半导体物理等专业就业困难，大量高校裁撤这个专业转为自动化或计算机等专业。国内在很长时期内对半导体材料是非常冷落的，就磷化铟材料而言，更是面临人才断档的境地。有些工作总要有人去做，不管人家是否对我们限制，我们总要做自己的工作。孙聂枫从小就在孙同年教授的实验室里跟着父亲一起加班，对实验室的人员，设备，工艺，甚至材料特性都非常熟悉。所以他大学一毕业分配到电子部十三所，没有去收入最高的研究室，而是同父亲一道从事磷化铟材料的研制。这一干就是二十几年，孙聂枫也从初出茅庐的学生成长为国内外知名的半导体材料专家。这二十多年来，这对父子，不仅一步一个脚印的发展着我国的磷化铟材料，而且从基本理论，核心设备，基础软件，关键工艺，甚至原材料，应用等全产业链的进行科学体系工程的发展。使我国磷化铟材料的发展具有完全自主知识产权，并且在一些高端产品和核心技术方面处于国际领先水平。
甘做冷板凳，勇攀科研高峰
半导体材料属于芯片制造的上游行业，与大尺寸硅单晶片一样，是大国博弈的核心领域。磷化铟是一种具有战略意义的化合物半导体材料，在军用高性能卫星、导弹、雷达等武器系统中具有重大发展意义。美军将磷化铟列为21世纪20项关键电子技术之一，先后制定了“Tittle III”计划和“磷化铟超高速电路”计划等大力发展。2018年，美国DARPA利用磷化铟实现100Gbps高速传输骨干网，使美军无线传输速率提升500倍。磷化铟单晶材料是磷化铟器件发展的基础，但制备技术难度较大，目前仅日本住友、法国InPact、美国AXT等少数几个公司有能力批量生产2~4英寸磷化铟单晶。
中国电科InP组是中国最早开展高压GaAs和InP合成与单晶制备的单位，当时的课题组组长孙同年团队在1970年开始设计我国第一台高压单晶炉，到1975年高压单晶炉建成，1976年投入使用。1976年，河北半导体研究所生长出我国第一根LEC磷化铟单晶。
从1980年代初，美国贝尔实验室，德国柏林晶体生长所，意大利国立电磁研究所等就使用了孙同年教授提供的高品质磷化铟多晶、单晶和籽晶，孙聂枫的团队就成为国际上研究磷化铟最重要的五个实验室之一。然而，90年代中面临改革开放的大潮，一度“一切朝钱看”之风盛行，由于国内InP研究超前，应用所限，课题组举步维艰。孙聂枫没有计较这些，抱着干坐冷板凳也要实现磷化铟国产化的信念，进入课题组工作。孙聂枫深知半导体材料的研究难度大，周期长，成效慢，但坚持基础研究，通过近十年的潜心研究，制备了我国第一批3、4英寸InP单晶，获得了国家科技进步二等奖，为后期的产业化发展奠定了坚实的基础。实际上，在这二十多年的研究中，孙聂枫始终坚持小步前进，并没有感觉是在坐冷板凳，而是越干越有趣，越干越爱干。
没有金刚钻，别揽瓷器活
2010年以后，化合物半导体领域突飞猛进，孙聂枫意识到发展大尺寸单晶是未来的发展趋势，当时只有日本报道了150mm单晶（6英寸）。在国家科技重大专项的支持下，他迅速招揽了一批有志于我国半导体事业发展的年轻人。这批年轻人，爱岗敬业，技能突出，不计名利，埋头苦干，真正做到了干一行，爱一行。经过多年的不断呼吁，国家十二五规划纲要中列入了大力发展半导体材料，十三五规划纲要中更是明确提出要大力发展磷化铟等战略新兴的高端半导体材料。俗语说“没有金刚钻，别揽瓷器活”，因此要想在半导体领域不被别人落下，必须首先加快研制核心设备。根据《瓦森纳协议》，发达国家对我国大尺寸高压单晶炉禁运，而高压单晶炉对整个磷化铟及相关化合物行业起着支撑作用。由于该大型设备的工作压力高、环境恶劣、系统复杂，设计难度极大。孙聂枫及其团队通过反复论证和几十项创新设计发明，在2013年研制出了具有完全自主知识产权的关键设备—Cz-50型多功能大型高压单晶炉，该设备口径达700mm，可进行一次20Kg甚至更重的大容量的合成，可通过LEC、VB、VGF等方法生长6-8英寸的InP单晶，实现了全部设计、制造及软件国产化，具有集成度高、功能完善，热场稳定等特点。相比英国MR公司及美国空军实验室的单晶炉，该单晶炉尺寸最大，功能最多。打破了发达国家对高端InP半导体领域的核心设备的封锁，填补了我国在该领域的空白。并创造性的提出了注入合成连续晶体生长技术，该技术不仅实现了超高纯多晶的制备，同时实现了超高纯高品质单晶的一步制备，生长的超高纯单晶的纯度超越了国外顶级公司的产品，已经应用到我国的重大工程领域中。针对超高品质InP的商业化需求，孙聂枫先后主持研制了垂直温度梯度凝固（VGF）单晶炉、注入合成连续旋转VGF单晶炉等装备。
有了大尺寸高压单晶炉，下一个就是热场设计难题。针对大尺寸单晶炉对流强，温度起伏高的特点，孙聂枫发明了可调封闭热场结构，于2013年底先后制备出直径160-170mm且重9-10Kg的InP整锭单晶，为世界上最重、尺寸最大的晶体，6英寸单晶的成品率达到了45%，即突破了关键技术，也突破了产业化瓶颈。在多晶合成领域，阐明了注入合成的物理机理，进而发明了双管快速注入合成方法，目前已实现3小时合成6Kg的InP多晶产业化水平，同时突破了合成20Kg高纯InP的关键核心技术，在国际上合成效率最高。日本晶体生长学会主席Oda教授在其著作中，将孙聂枫的多项成果列为具有里程碑意义的工作。美国亚洲情报信息中心(ATIP04.28)跟踪孙聂枫相关的研究工作，认为其开展的工作对促进中国的光电子产业有重要作用。
辛勤耕耘，厚积薄发
孙聂枫深知搞基础研究不能闭门造车，因此他与国际上众多知名学者开展了合作与讨论。国际晶体生长协会主席，意大利Parma大学副校长R.Fornari教授，德国晶体生长学会主席P.Rodulph教授,印度晶体生长学会主席P.Ramasamy教授，亚洲材料科学院院士J.Kumar教授，国际MOCVD大会主席J.P.Duchemin教授，日本结晶学会会长小田 修教授，干川圭吾教授，印度Alagapa大学科研部主任K.Sankar教授，英国皇家物理学会会士香港大学S.Fung教授等都多次来访磷化铟实验室。孙聂枫还被中国科技大学、天津大学、河北工业大学等聘为研究生导师，与多所院校合作培养了十多名博士、硕士。通过这些合作交流，孙聂枫开展了一系列基础理论的研究。
孪晶一直是制约磷化铟等化合物半导体产业化和低成本化的关键问题，国际上进行了大量研究，其中影响最大的当属前国际晶体生长学会副主席Hurle教授提出的临界放肩角理论。孙聂枫通过大量的科研实验发现孪晶的形成与临界放肩角无关，并从生长动力学角度，阐述了生长条件、小平面特征与孪晶的关系，重新揭示了孪晶形成机理。孙聂枫也意识到仅有理论解释并不一定适用于产业化过程。因此他又结合理论突破，发明了放肩角=90°的平放肩工艺，通过生长过程中控制固液界面边缘的形貌来抑制孪晶的形成。该技术不仅大大提高了晶体的利用率，还大幅提高成品率。国际著名学者，德国晶体生长学会主席，《Journal of crystal growth》副主编Rudolph教授在发表的综述文章Fundamentals and engineering of defects(缺陷原理与工程)中对孙聂枫提出的孪晶理论给予了高度评价。其后多位国际著名学者的研究证明，孙聂枫的理论不仅适用于磷化铟这类闪锌矿晶体，而且还适用于硅等更广泛的晶体。
磷化铟的半绝缘特性是通过铁来实现的，由于材料纯度及单晶制备工艺等因素会严重影响铁的激活效率，为此只能提高铁的浓度，但是铁原子能够降低磷化铟的临界剪切应力，大幅增加磷化铟晶体中的位错等缺陷，同时铁还可能在衬底外延过程中反扩散，严重影响了芯片及器件的物理性能及寿命。孙聂枫在大量实验的基础上，发现了非掺杂半绝缘InP的现象，也在世界上最早提出了“VInH4分解补偿”的非掺杂半绝缘InP的形成机理。国际著名学者福田承生∙干川圭吾所著的《半导体生长技术》高度评价了被推荐人在物理特性方面研究成就。孙聂枫在研究中还发现了晶体中的亮点缺陷现象，基于界面生长稳定性理论形貌提出了亮点缺陷的形成机理，提出了两种位错增殖与延伸模型解释了其对单晶质量的影响。基于机理认识发明了磷注入技术消除该缺陷的方法。这一成果被该领域的国际期刊《Crystal Research and Technology》列为封面文章进行了报道，并认为该成果在制备高品质磷化铟的关键技术方面获得了重要突破。
自主可控，半导体报国
InP最大的应用市场是光纤通讯领域，其是制作1310nm和1550nm两个重要的大气窗口的激光器、探测器最重要的材料。当前的光纤通讯网络，5G基站间的光通讯，量子通讯骨干网，天地一体化网络系统等都大量使用InP材料和器件。InP制作的激光雷达，毫米波雷达还是未来无人驾驶的核心部件。InP还是太赫兹和超高效太阳电池等领域的关键材料。这些应用极大的推动了InP材料的开发与发展。
孙聂枫深刻认识到科学研究的最终目的是服务于现代化建设。为此一直致力于InP的产业化建设。他在中国工程院院士陆军的指引下按照科学体系工程带领团队先后开发了多晶合成设备、单晶生长设备、测试仪器设备及热处理设备等；开发了多晶合成、单晶生长、宏观及微观缺陷控制、物理特性控制、晶体滚磨、多线切割、倒角、研磨、精密抛光、超洁净清洗、磷尾气回收等几十项单晶衬底制备关键技术，同时也在突破了一系列科学理论问题，形成了具有自主知识产权的磷化铟产业体系；建立了国内具有完全自主知识产权的磷化铟产业平台。被《III-Vs Review》和《 Compound semiconductor 》列为中国唯一的InP材料供应单位。相关产品已广泛应用于太赫兹、光通讯及军事等领域，支撑了一批国家重大工程的实施。另外，产品出口至美国、印度及台湾等国家和地区，部分产品全面取代进口，实现我国InP材料从依赖进口到走出国门。
孙聂枫经过二十多年孜孜以求，取得了丰硕的成果，先后获得国家科技进步二等奖、国防科学技术一等奖（两项）、中国电子科技集团科技进步特等奖、发明奖、河北省自然科学二等奖；获得中国电子科技集团十大领军人才（第一名），中华人民共和国成立70周年纪念章，全国信息产业先进工作者等荣誉称号。