關于發(fā)布原子級制造基礎研究重大研究計劃2025年度項目指南的通告

國科金發(fā)計〔2025〕211號

 

國家自然科學基金委員會現(xiàn)發(fā)布原子級制造基礎研究重大研究計劃2025年度項目指南，請申請人及依托單位按項目指南所述要求和注意事項申請。

 

國家自然科學基金委員會

2025年8月8日

 

原子級制造基礎研究重大研究計劃

2025年度項目指南

 

原子級制造是指在原子尺度控制材料的結構與成分，其核心是通過原子的精確操控來獲得特定功能，突破傳統(tǒng)制造技術的精度極限，實現(xiàn)物質(zhì)的原子級轉化與高效利用。原子級制造的科學基礎是在原子尺度下優(yōu)化物質(zhì)轉化與能量利用，實現(xiàn)物質(zhì)結構和材料性能的按需訂制，為實現(xiàn)顛覆性技術、升級戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)和提升國家安全競爭力奠定科學與技術基礎。

一、科學目標

本重大研究計劃圍繞批量原子操控這一核心目標，聚焦原子尺度下物質(zhì)與能量的相互作用原理，實現(xiàn)材料成分和結構的原子級構筑和測量表征，構建原子級制造核心技術體系，為亞納米芯片制造、量子計算、新能源材料以及航空航天等領域提供原子級精度的制造解決方案，搶占尖端制造領域制高點，為國家培養(yǎng)和儲備未來制造戰(zhàn)略人才，為實現(xiàn)科教興國戰(zhàn)略和中華民族偉大復興提供獨特的技術支撐。

二、核心科學問題

本重大研究計劃圍繞以下三個核心科學問題展開研究：

（一）原子級結構基元與能場的相互作用機制。

厘清原子、分子、團簇、原子層等原子級結構基元與能場的相互作用機制，發(fā)展克服能場/能束擴展性的限域調(diào)控方法，建立能場均布性與批量原子精確操控的對應關系，實現(xiàn)原子級基元的批量可控遷移、一致去除和精準改性。

（二）限域空間內(nèi)原子級結構基元傳質(zhì)與組裝機理。

揭示限域空間內(nèi)外場協(xié)同作用下原子級結構基元的可控擴散遷移和能量傳遞機制，建立表面局域性質(zhì)調(diào)控的原子級結構基元精準合成和組裝機理，實現(xiàn)三維異質(zhì)異構結構的原子級精度高效構筑與缺陷最小化。

（三）原子級形性參量探測的敏感機制及其增強方法。

研究探測能場對原子級形性參量的敏感機制及其增強方法，探索跨尺度原子級高精高效測量的新原理新方法，解決原子級結構與缺陷探測中精度與效率難以同時提高的挑戰(zhàn)。

三、2025年度資助研究方向

（一）培育項目。

圍繞上述科學問題，以總體科學目標為牽引，對于探索性強、選題新穎、前期研究基礎較好的申請項目，將以培育項目的方式予以資助，具體研究方向如下：

1.?批量原子操控新原理與新方法。

在原子/分子、原子團簇或原子層等原子級結構基元精準反應與限域能場作用體系下，提出原子級操控、去除、改性、缺陷控制等的新原理與新方法。

2.?原子級結構基元高效構筑新原理與新方法。

探索原子級結構基元高效有序構筑新原理，揭示多能場協(xié)同構筑機制，研究表面原子級改性與圖案化構筑方法；研究特定功能的材料或器件原子/分子級精度控制和構建新技術。

3.?原子級制造測量、表征新原理與新方法。

探索面向原子級制造的高時空分辨的原位、動態(tài)測量新原理；探索原子級材料物化性質(zhì)、器件結構與缺陷等的高精高效測量新原理與新方法。

（二）重點支持項目。

圍繞前沿科學問題和產(chǎn)業(yè)重大需求，對總體科學目標有較大貢獻的申請項目，將以重點支持項目的方式予以資助，鼓勵與企業(yè)聯(lián)合申報，具體研究方向如下：

1.?批量原子操控新原理與新方法。

（1）原子級精度表面制造及宏觀形性調(diào)控原理。

為打破核心零部件表面精度對機械使役性能的限制，開展大面積原子級精度表面制造方法及宏觀形性調(diào)控機理研究，揭示關鍵結構材料表面的原子/原子層限域去除原理，形成宏觀表面核心接觸區(qū)域低于5層原子起伏的精準調(diào)控方法，構建接觸界面原子級匹配與關鍵機械使役性能的關聯(lián)模型，突破宏觀尺度原子級精度表面的形性調(diào)控共性技術瓶頸。

（2）超低磨損運動部件潤滑材料的原子級改性與調(diào)控。

針對航空航天等領域裝備中精密運動部件在苛刻復雜工況下高性能、高可靠服役需求，開展近零摩擦的關鍵部件潤滑材料原子級改性和調(diào)控的研究，突破活性化、功能化、定向可控化等原子級表面改性技術，揭示材料構效關系和原子級改性調(diào)控機制，獲得原子級結構優(yōu)化、性能強化的超低磨損部件潤滑材料的制備和改性工藝。

（3）基于表面原子級選擇性清除及其損傷抑制研究。

面向新一代二維材料和碳基器件對加工工藝損傷抑制的極致需求，研究質(zhì)量選擇團簇等載能束流與器件表面相互作用的機理，聚焦研究作用損傷與表面勢壘操控的機制，建立其尺寸、結構以及加速能量對表面清除作用的理論基礎和數(shù)值模型，發(fā)展其束流可控形成方法，突破晶圓級、強選擇性和近零損傷的表面清除技術，基于該技術優(yōu)化器件特性，獲得高質(zhì)量邏輯、光電等器件。

（4）單原子/分子精度的規(guī)模化自主操縱技術及器件研制。

針對未來信息技術對人工原子材料及器件的需求，在掃描探針技術的基礎上發(fā)展大規(guī)模自主原子操縱技術，大幅提高原子/分子的操縱效率和數(shù)量，在測試精度上實現(xiàn)原子級空間分辨率、meV級電子能量分辨率和neV級自旋能量分辨率。精準構筑新型人工量子晶格，研發(fā)低功耗自旋電子學器件、類腦融合計算及固態(tài)量子芯片等原理性新器件。

2.?原子級結構基元高效構筑新原理與新方法。

（1）原子層生長的構筑理論與工藝仿真。

針對具有深孔限域結構的原子層沉積（ALD）等關鍵工藝難題，突破微觀生長機理與宏觀腔體仿真的跨尺度耦合技術，揭示等離子體-表面反應-熱流體-應力多場協(xié)同作用下原子的高效有序構筑規(guī)律，闡明多元材料生長過程中前驅體與表面的相互作用原理、缺陷產(chǎn)生及抑制機制，針對三維高深寬比結構表面沉積均勻性的仿真預測精度>95%。

（2）疊層結構原子層有序生長原理與關鍵技術。

針對器件尺寸微縮、結構三維化導致多層堆疊結構制造中套刻誤差大、對準位置偏差的問題，建立原子尺度薄膜生長模型，研究原子層選區(qū)沉積與刻蝕技術，探索非生長區(qū)原子層生長缺陷的產(chǎn)生機制與消除方法；揭示疊層結構的邊緣橫向擴展規(guī)律，研究表面限域與外場調(diào)控技術，實現(xiàn)薄膜生長位置的結構有序性和原子層生長取向有序性可控的原子級精準控制，原子層薄膜生長邊緣橫向擴展控制達到原子級（<1nm），建立芯片互連結構的原子層有序生長與性能優(yōu)化方法。

（3）基于定向組裝的圖案化結構原子級構筑原理與方法。

開展以二維材料、水合離子等原子級結構基元的定向組裝圖案化結構的原子級構筑新原理與新方法研究，建立基底表面圖案化的原子級改性方法，揭示改性表面對原子級結構基元的限域定量吸附的影響機理，構建多維參數(shù)與吸附溶液體積的映射關系，實現(xiàn)圖案化結構厚度的原子級可控；建立液滴干燥過程的動力學模型，揭示原子級結構基元可控遷移及重排機制；建立異質(zhì)異構表面圖案化原子級改性方法，實現(xiàn)柔性器件基元圖案化結構疊層構筑。

（4）異質(zhì)接觸特性的原子級調(diào)控與制造方法。

針對器件內(nèi)部異質(zhì)異構接觸特性影響電子或離子傳輸?shù)膯栴}，揭示接觸特性與器件性能的構效關系；研究二維材料層間原子級接觸間隙的外場原位調(diào)控方法，實現(xiàn)2nm以下層間間隙的可控構筑和離子高通量傳輸；研究二維材料與金屬集流體的原子級緊密接觸制造方法，實現(xiàn)近零接觸電阻；開展典型器件內(nèi)部接觸特性的原子級構筑與調(diào)控驗證研究，實現(xiàn)器件的高性能制造。

3.?原子級制造測量、表征新原理與新方法。

（1）原子級結構高精高效無損測量。

針對高端芯片原子級制造過程中復雜高深寬比結構等的關鍵尺寸在線無損測量需求，發(fā)展原子級結構高精高效無損測量新原理與新方法，構建探測能束與原子級結構的相互作用模型，闡明原子級結構測量的敏感機制，探索測量靈敏度的增強方法，實現(xiàn)復雜高深寬比結構等關鍵尺寸的快速精確測量，深寬比大于40:1，關鍵尺寸測量精度優(yōu)于0.1nm，推動其在高端芯片制造過程中在線測量的應用。

（2）原子級制造基礎材料的力學特性原位測量。

針對原子級制造中關鍵材料基礎理論的發(fā)展需求，建立具有皮牛級力靈敏度的原位力學特性測量技術，實現(xiàn)外場（力、電、磁）作用下的原子分辨結構成像，探測靜態(tài)與動態(tài)加載條件下表面/界面的原子級接觸、能量耗散、結構應變和馳豫，探索基于量子效應的傳感、高效驅動及能量采集新機制，為納米機械系統(tǒng)的精準制造與性能預測提供基礎數(shù)據(jù)。

四、項目遴選的基本原則

（一）緊密圍繞核心科學問題，注重需求及應用背景約束，鼓勵原創(chuàng)性、基礎性和交叉性的前沿探索。

（二）優(yōu)先資助能夠解決原子級制造中的基礎科學難題并具有應用前景的研究項目。

（三）重點支持項目應具有良好的研究基礎和前期積累，對總體科學目標有直接貢獻與支撐。

五、2025年度資助計劃

擬資助培育項目約40項，直接費用資助強度不超過50萬元/項，資助期限為3年，培育項目申請書中研究期限應填寫“2026年1月1日－2028年12月31日”；擬資助重點支持項目約10項，直接費用資助強度約為230萬元/項，資助期限為4年，重點支持項目申請書中研究期限應填寫“2026年1月1日－2029年12月31日”。

六、申請要求及注意事項

（一）申請條件。

本重大研究計劃項目申請人應當具備以下條件：

1. 具有承擔基礎研究課題的經(jīng)歷；

2. 具有高級專業(yè)技術職務（職稱）。

在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進行申請。

（二）限項申請規(guī)定。

執(zhí)行《2025年度國家自然科學基金項目指南》“申請規(guī)定”中限項申請規(guī)定的相關要求。

（三）申請注意事項。

申請人和依托單位應當認真閱讀并執(zhí)行本項目指南、《2025年度國家自然科學基金項目指南》和《關于2025年度國家自然科學基金項目申請與結題等有關事項的通告》中相關要求。

1. 本重大研究計劃項目實行無紙化申請。申請書提交日期為2025年9月15日－2025年9月22日16時。

2. 項目申請書采用在線方式撰寫。對申請人具體要求如下：

（1）申請人應當按照科學基金網(wǎng)絡信息系統(tǒng)（以下簡稱“信息系統(tǒng)”）中重大研究計劃項目的填報說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料。

（2）本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學問題，對多學科相關研究進行戰(zhàn)略性的方向引導和優(yōu)勢整合，成為一個項目集群。申請人應根據(jù)本重大研究計劃擬解決的核心科學問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、科學目標、研究內(nèi)容、技術路線和相應的研究經(jīng)費等。

（3）項目申請人在信息系統(tǒng)中選擇“在線申請”—“新增項目申請”—“申請交叉科學部項目”進行項目申報。

申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“培育項目”或“重點支持項目”，附注說明選擇“原子級制造基礎研究”，受理代碼選擇T02，根據(jù)申請的具體研究內(nèi)容選擇不超過5個申請代碼。培育項目和重點支持項目的合作研究單位不得超過2個。

（4）申請人在申請書起始部分應闡明所申請的研究內(nèi)容與原子級制造內(nèi)涵和核心科學問題的契合度，明確說明申請符合本項目指南中的資助研究方向，以及對解決本重大研究計劃核心科學問題、實現(xiàn)本重大研究計劃科學目標的貢獻（上述描述不少于800字）。

（5）如果申請人已經(jīng)承擔與本重大研究計劃相關的其他科技計劃項目，應當在申請書正文的“研究基礎與工作條件”部分論述申請項目與其他相關項目的區(qū)別與聯(lián)系。

3. 依托單位應當按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作，于2025年9月22日16時前通過信息系統(tǒng)逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料。

4. 其他注意事項。

（1）為實現(xiàn)重大研究計劃總體科學目標和多學科集成，獲得資助的項目負責人應當承諾遵守相關數(shù)據(jù)和資料管理與共享的規(guī)定，項目執(zhí)行過程中應關注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關系。

（2）為加強項目的學術交流，促進項目群的形成和多學科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學術交流會，并將不定期地組織相關領域的學術研討會。獲資助項目負責人有義務參加本重大研究計劃指導專家組和管理工作組所組織的上述學術交流活動，并認真開展學術交流。

（四）咨詢方式。

國家自然科學基金委員會交叉科學部交叉科學二處

聯(lián)系電話：010-62329548

來源：國家自然科學基金委員會

平臺介紹:

我單位主要從事全國科技成果評價(各國家一級協(xié)會)、國家科技計劃項目申報咨詢、項目戰(zhàn)略研討、專家考察調(diào)研、科技政策培訓、企業(yè)內(nèi)訓等相關業(yè)務。在科技咨詢領域具有很強的政府背景、行業(yè)渠道、人脈資源及專業(yè)能力，為廣大科研工作者及科技型企事業(yè)單位提供專業(yè)化服務。

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