【編者按】學為人師,行為世范。中國科學院院士、中國工程院院士是我國科技界的最高學術榮譽。“院士”用他們獨特的生命歷程和執著探索精神詮釋了偉大和崇高。
《仰止——記者眼中的智者風骨》系列報道,將聚焦100名江蘇籍和駐江蘇的兩院院士,在介紹他們學術貢獻的同時,著力再現他們的人格魅力,用充滿真性情的生動故事,展現智者風骨、大師情懷,力求揭示他們非凡的科學人生給予我們的深刻感悟。
此地多山丘,山間偏僻,經常出沒強盜和野獸。“阿斗,走慢些,天太黑,我害怕!”“這個字不念斗,念炓(Liào)!”天剛蒙蒙亮,崇山峻嶺間,傳來兩個孩子的對話。
兒時的鄭有炓從福建省三明市大田縣去永安縣上高中,沒有公路,他就與幾個小伙伴相互鼓勵著,翻過一座座高山,奔向他們心心念念的知識殿堂。
時光飛逝,鄭有炓身上那股吃苦耐勞、對科學不斷探索的精神,一直都在。
嘿,奇妙的“電”
“真的很難想象!我興奮得不得了,一晚上都沒睡覺,一個勁兒地想,這個“電”是多么奇妙啊!它從哪兒來?它為什么會發光?它還能更亮嗎?我越想越興奮,越興奮就越想弄明白,只盼著第二天早早到來,天一亮,就去縣里的發電廠看看。”
1935年,大田這個小山城里還沒通上電,那時,家家戶戶照明用的只有煤油燈。10月,山風微涼,大田一戶普通人家里,伴著搖曳的光亮,鄭有炓出生了。
本以為黑夜里最亮的是天上的星月,不承想,一根拉拔后的鎢絲卻帶來了意想不到的光亮。電燈來了!鄭有炓剛上小學四年級,家里通上了電,原本看書用的煤油燈被白熾燈取代。剛通上電的夜里,鄭有炓失眠了,與其說是睡不著,不如說,他壓根就不想睡——電太奇妙了,從未有過的好奇與興奮挑撥著這位小小少年的每一根神經。
自此,鄭有炓對電產生了向往,近乎癡迷。初中上學,物理這門不同于語文、數學的新課讓他極為感興趣,“我有太多關于電的疑問,這門課正好就是講解這些內容的,所以當時對我來說,物理就是電,電就是物理。”當然,正是因為興趣,初中,鄭有炓的物理學得最好,到了高中,更是如此。那時教物理的永安中學陳天生老師每次批改鄭有炓的試卷總比他人更苛刻一些,“總不能老是滿分吧,總有可以扣分的地方吧。”偏偏,每次都讓他“失望”。
一有空,鄭有炓就往縣里的發電廠跑,去觀察廠里怎么發電,而后電又是怎么被輸送出去的。回來后,他就琢磨組裝了一大堆關于電的“小發明”,倒也沒耽誤學校的正常學習。
1953年,高考結果在報紙上“放榜”,鄭有炓早早地到郵局門口等著,一拿到報紙就逐條逐列地尋找自己的名字,“呵,南京大學物理系,鄭有斗(火字旁),沒誰了,這人肯定是我!”他興奮得不得了,自己的物理夢終于圓了!
走,一路向北
“如果說考進南大物理系是圓了我的物理夢,那么到北大物理系攻讀五校聯合半導體專業則開啟了我一生研究半導體的征途。我們心底都明白,國家需要半導體,國家需要我們,于是我們一路向北,一路歡唱,每個人都懷揣著一腔為國家做大貢獻的熱血。就這樣,一念定終生,三生有幸,我與半導體結緣了。”
坐罷汽車坐火車,鄭有炓到了南大后發現,這里比他想象的還要好,簡直就是天堂——飯堂提供的飯菜豐富又營養,還全免費,不僅如此,以前出名的教授只是書里知道,現如今,可是真真切切地看到人了!鄭有炓心潮澎湃,暗暗下定決心,要好好把握機遇,發奮圖強,努力學習,報效祖國。
1956年,機遇不期而至。周恩來總理主持制訂國家科學技術發展十二年規劃,“發展半導體技術”被列入最急迫需要國家支持的“四大緊急措施”之一。據此,高教部決定從當年秋季開始,抽調北京大學、復旦大學、南京大學、廈門大學和吉林大學(當時的東北人民大學)等五所高校物理系部分師生,集中在北京大學物理系創辦“五校聯合半導體專業”,培養國家急需的半導體專門人才。在南京大學的抽調生里,就有鄭有炓。
“非常興奮,國家培養半導體人才在當時已經成為一種緊急措施,能夠參與到這一環節,很幸運!”南京大學師生組團北上,路上,鄭有炓跟其他同學一樣,禁不住唱起了歌。
到了北大,又見了另一番風景——大師級別的名師比比皆是,動不動就是德國、法國留學回來的。“那時搞量子力學研究的楊立銘教授剛回國不久,由于他的嗓子不太好,因此我們每次上他的課,都要搶第一排的座位。他為了讓我們聽得清楚,在黑板四周安裝了多個拾音器,講課還用上了擴音喇叭,即便是這樣,聲音也不大,幾乎每次上課助教周光召老師都要幫他復述一遍。”為了爭這第一排的座位,鄭有炓都會趕在吃早飯之前行動,“當時買了一個黃書包,里面布袋子裝著碗筷,圖方便,隨身帶著。”除了上課搶座位,圖書館看書也要搶座位,“那時候可稀奇了,北大圖書館,每個位子上都有一個45瓦的小臺燈,當然位子也很緊張。”
1957年,鄭有炓在五校聯合半導體專業畢業留校后,又去中國科學院應用物理研究所實習了一年。在北京的這兩年時間里,他除了去過一次天文館,其他時間都用在了埋頭讀書和做實驗上。
談到自己的大學論文, 鄭有炓院士如數家珍。
鄭有炓院士大學時期的論文手稿。
窮,信心還在
1958年,五校聯合半導體教研室完成任務按計劃解散,五校老師擔著將半導體專業“開枝散葉”的任務回到了各自的學校。在教研組主任吳汝麟教授和熊子璥教授的帶領下,鄭有炓作為剛畢業的年輕教師之一也投入到了南京大學半導體物理專門化建設中。
“我們五個人組成了一支團隊,人少,條件也跟不上,當時,全國各行各業都掀起了趕超熱潮。”鄭有炓覺得這是個機遇,“半導體這樣一個新興高新技術領域,很自然地就成了當時的熱門,剛剛自主新建的南京大學半導體學科就順勢被推上了熱潮。一批物理系四年級和三年級的學生走進半導體實驗室,分成多個科研小組,日日夜夜,熱火朝天地‘大干’半導體技術,實驗室也從最初的兩間發展到四間。”鄭有炓與學生們打成一片,自己動手、安裝設備、購買器材,研究對象也從氧化亞銅整流器、鍺晶體二極管,一直到半導體收音機、音頻放大器、放射性探測器。“記得很清楚,當時研制玻璃封裝的點接觸鍺晶體二極管,在南京大學的那棟北大樓二樓東頭一個實驗室里,我們為了最后的攻關熬了一天一夜。”鄭有炓回憶。
1960年,全國糧食困難,時至今日,鄭有炓依然記得當時吃樹葉、喝醬油水的場景,“那個時候,我們一個月發一張餅干票,用這張票可以買到一小包餅干,買完回來,人還沒回來呢,餅干就已經吃完了。”困難時期,甚至都拿不出一本教材,鄭有炓和教學小組的老師決定,從查文獻看國外參考書入手,自己編寫教材,“那時印刷技術很陳舊,我們先是在鋼板上用蠟紙手工刻字,然后用油墨印在紙張上,所用的印刷紙又都是略帶黃色的粗糙紙張,因此一本本教材講義總是厚厚的,由于實在太厚,就將它分成上、下冊或上、中、下三冊分裝。”
鄭有炓始終覺得,困難并不是絕對的,機遇往往就夾雜其間。“我們這個師生實踐小分隊,先后去了南京半導體廠、常州半導體廠、蘇州半導體廠,通過不同的廠子,第一次實實在在地了解了半導體器件、集成電路的制備過程,加深了理論與實際的聯系,真正有了‘實戰’經驗。”有意思的是,在常州半導體廠實習期間,鄭有炓帶著學生利用自己生產的MOS分頻電路,研制了一座在當時頗具新意的“數字電子鐘”。
怎樣讓一個尖端的、國際前沿的專業在毫無基礎的情況下落地發展?這個過程很艱苦,因為不管是從哪方面來看,在當時都是“一張白紙”,我們必須在這張“白紙”上,畫出點、線、面,甚至還要有圖形和色彩,壓力很大,偏偏社會變化的浪潮又一波波地襲來,困難可想而知,但即便是這么窮,我們照樣有信心。
苦,擋不住路
1986年,大洋彼岸的鄭有炓,登上班機,結束了對美國紐約州立大學的訪問回國。這段經歷,讓他的視野更加開闊了。
在美國訪學時,鄭有炓就暗暗定下了目標,要繼續在低維半導體這一前沿領域開展研究。那時,鎵砷材料體系國際、國內都研究得很深入,而鍺硅異質結構材料的研究還處于萌芽階段。鄭有炓選擇“拓荒”——致力在鍺硅異質結構材料研究方面有所作為。
當時,用于研究的國外設備價格很高,加上巨額的轉運費,買不起也用不起。沒有條件,創造條件也要上!鄭有炓他們硬是咬著牙,擠出經費在南京734廠買了一臺蘋果電腦,師生齊動手,構建了鍺硅材料生長的計算機精密控制系統,之后又分頭到北京、沈陽、上海、淄博等地,四處尋找器材,構建用于鍺硅材料生長的復雜裝置。鄭有炓至今還記得那時在南京電子管廠,師生穿著背心一起拖著板車,一鼓作氣,將加工的機柜運回實驗室的場景。
經過將近兩年時間的籌建,誰也沒有想到,僅僅花費了十多萬元,鄭有炓他們就研制出了一套計算機控制的光輻射加熱超低壓CVD材料生長設備,制備出了優質的鍺硅異質結構、超晶格、量子阱材料與器件,其團隊也成為半導體研究領域的“國家隊”。
那段時光,鐫刻著鄭有炓特別的記憶。“材料生長設備壓縮空氣機,轟轟地響,為此我們還遭到不少‘投訴’,換了不少次實驗室。”他打趣地說,最終定址選在了醫學院的一間實驗室樓上。“后來我發覺,這樓下就是醫學院的解剖實驗室,我讓男同學們千萬不要告訴女同學,因為生長材料通常是通宵達旦,不然她們都不敢來做實驗了,哈哈哈!”
一窮二白,擋不住前行腳步,執著讓鄭有炓收獲了成功。“我堅信,對該研究方向的判斷是正確的。”談起當年,他的眼中至今還流露出那份堅定。慧眼識勢,果然,在之后的十多年,鍺硅異質結構材料,依然沒有過時,仍是半導體研發的熱點。
“科研經費短缺,國外好的設備價格昂貴,買不起也用不起。我們狠下決心,咬著牙,在南京734廠買了一臺蘋果電腦;沒有加工設計設備,就去南京電子管廠,穿著背心,拖著板車,用草繩捆著,一鼓作氣,將加工機柜運回實驗大樓。就這樣,用有限資源,創造了無限可能,登頂低維半導體科技高峰,并在多項研究中躋身前沿。”
為了作好專業報告,鄭有炓院士在查閱漢語拼音資料。
超,躋身前沿
“那時,去國外開展交流研究,對方很是小心謹慎,不給參觀實驗室,只給瞅一眼樣品,但我們還是挺了過來,實現了自己的“大發展”。如今,學生多、教師多,青出于藍,研究隊伍迅速成長起來,硬是從縫隙間擠了進去,在第三代半導體研究的前沿領域站住了腳。”
鍥而不舍的鉆研勁頭,讓鄭有炓無時無刻不處于“警備”狀態。國門外,別人在研究什么,準備研究什么……一點點信息,都會挑動他敏感的神經。
1993年,日本科學家用氮化鎵材料做出了高亮度藍光LED,隨即在全球范圍掀起了以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導體研究熱潮。兩年后,作為我國專家組成員,鄭有炓受托開展國際調研,主持軟課題,提出“我國發展氮化鎵半導體技術的建議”,上報給國家有關部門。白手起家,無經驗可循,國外的技術封鎖,不但沒有影響到鄭有炓的研究,反而激發了他的斗志。繼鍺硅技術后,鄭有炓又馬不停蹄地做起了第三代半導體研究。
如今,雖然年過八旬,鄭有炓還經常東奔西走,去園區、企業,到產業一線作報告,極力推動我國第三代半導體技術的發展。“我記不清做過多少次報告了,但每次都保證有兩個小時的時長。”鄭有炓的這些報告,都是他精心制作的。鄭有炓常對自己的學生說:“不能一個報告到處講、重復講,要結合單位的需要,考量受眾基礎,設計報告內容。”準備電子版的報告往往要花很長時間,一遍又一遍地推敲寫作,搶時間開夜車是少不了的。鄭有炓風趣地說:“我出差坐飛機,從不怕誤點,這時間正好可以靜心準備報告。”
“剛入半導體領域,這是一個新的學科;研究深入時,又正是國家需要之際。”此話說得云淡風輕,但途中的辛勞只有鄭有炓自己知道。俗話說,成功總是青睞有準備的人,自強不息、頑強拼搏,才是成功的真正秘訣。“與那時相比,現在的科研環境好了不少,經費也寬裕,年輕人更要珍惜。如今,我們建立了自己的研究基地,也有了自己的實驗室,還有這么多年輕人一起去闖,攀登科學高峰,條件好了,但艱苦樸素、勤奮刻苦仍不能丟!”鄭有炓說。
學生眼中的鄭有炓平易近人、親切熱情,還十分關注團隊建設。鄭有炓營造的團結、融合、寬松、活潑的學術氛圍,更是凝聚了一批人才。他的團隊中,如今已擁有一批副教授,又先后成長出7位杰出青年和5位長江學者。
有著60余年半導體研究生涯的鄭有炓院士深有感觸地說:“科學的道路總是不平坦的,過了一山又有一山,但攀登高峰實在是其樂無窮!”
院士簡介
鄭有炓,中國科學院院士,南京大學電子科學與工程學院教授、博士生導師。歷任國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)信息領域專家咨詢組副組長、國家863計劃光電子主題專家組專家、國家自然科學基金委信息科學部專家咨詢委員會委員,現兼任中國有色金屬學會寬禁帶半導體專業委員會主任、中國電子學會半導體集成技術專業委員會委員、科技部“第三代半導體材料”顧問專家組組長、國家半導體照明研發及產業聯盟指導委員會委員、國家第三代半導體產業技術創新戰略聯盟名譽理事長及技術委員會主任。
鄭有炓還兼任8個國家或省部級重點實驗室學術委員會或程序委員會委員。長期致力于半導體材料與器件物理研究,近年來主要從事Ⅲ族氮化物、氧化物等寬禁半導體材料與器件研究。與合作者發表SCI收錄論文500余篇;出版的著作中,主編1部、合作編著2部;獲國家自然科學二等獎、國家技術發明二等獎和三等獎各一項、江蘇省科技進步一等獎2項、教育部自然科學一等獎2項以及其它省部級科技進步獎7項,還獲光華科技基金一等獎和江蘇省人才培養教學成果一等獎。