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黄大鸣,复旦大学物理系和应用表面物理国家重点实验室教授,主要从事半导体物理、材料和器件研究与教学工作,他曾二度人选启明星计划,日前在复旦科学楼里我访问了这位一见难忘的科技启明星。

如今大家都在谈计算机、谈信息技术,而这些都离不开硅芯片、集成电路,有人称当今是硅的时代。采访中,我们的话题自然较多涉及到这方面的进展,黄大鸣大学毕业后在美国完成了硕士、博士学业,并从事博士后研究。7年的留学研究生涯的回顾、感受也成了我们访谈的一部分内容。另外我觉得在大鸣身上有某种能让人明显感到的我称之为科学家素质的东西,我也想结合我的观察谈点感想。

黄大鸣坦言自己之所以走上半导体物理研究之路,并深爱这一工作乃是出于个人的兴趣。1982年,黄大鸣从复旦大学物理系半导体专业毕业,随即考取了本校的研究生,当时正逢教育部要从入选的研究生中招收一批公派出国留学生,黄大鸣入选,1984年6月,黄大鸣赴美国伊里诺大学电机系攻读硕士学位,在美国教授指导下从事硅场效应器件的小型化研究;85年8月,黄大鸣开始攻读博士学位,并从事分子束外延生长的Ⅱ-V族半导体异质结构、量子阱和超晶格的光学特性研究。1989年12月,在顺利通过博士论文答辩后,黄大鸣转到南佛罗里达大学物理系进行博士后的研究工作。

黄大鸣到美国后,从一开始就对半导体物理领域产生了浓厚的兴趣。随看对这一领域了解的增加,他的兴趣也日见增长。黄大鸣最感兴趣的是这一领域中基本物理原理和实验现象之间直接、直观的联系,以及物理、材料和器件应用之间的直接联系。例如,当今最新的半导体光电子器件——半导体激光器和红外探测器等,几乎都离不开异质结构和量子阱。

1991年5月,黄大鸣回到复旦物理系,并加入到该校应用表面物理国家重点实验室,在筹建光谱实验室时,整整两个多星期里,他每天工作15~16个小时,饿了就吃面包,在中外科学家、工程技术人员的共同努力下,仅用了几周时间就把一套进口大型拉曼光谱设备安装调试成功。在重点实验室工作的5年多时间里,黄大鸣主持或参加了十几项研究课题,如“半导体异质结构的光学性质研究”、“硅锗/硅应变层超晶格的结构稳定性研究”等,黄大鸣教授在谈到为什么会选择这些课题时,强调了课题选择要结合自己的科研兴趣。他说,他之所以愿意放弃休息时间,全身心地投入到科研工作中去,并非是迫于外界有多大的压力,而主要是基于对所从事的课题有浓厚的兴趣。

黄大鹏以上淡淡道出的心声,实际上可以理解为是那些以探索自然奥秘、向人类知识的未知领域进军为唯一乐趣的科学家们的基本秉性之一,即个人兴趣乃是科研持之以恒的动力源。从科学史角度看,一切出于功利目的的科研工作虽也有成功的例证,但鲜有在科学史上占有重要地位的,原因在于功利性的动力源是有限的、难以持久的,而科学研究需要的恰恰是百折不挠的毅力。有些科学家终其一生从事一项研究,往往也并未结果,但这些工作为后人积累了宝贵的经验,这种咬定青山不放松的毅力需要源源不断的动力源,这就是科学家本人对探索自然奥秘的恒久兴趣。因发现J粒子而荣膺诺贝尔奖的丁肇中在回忆他50年代中期在台湾读高中、大学时的经历时说,他感到自己对于物理学的兴趣越来越浓,物理学的广阔天地、物理学家探讨真理的一整套方法都令他神往。丁肇中在学生时代最大的乐趣就是反复推敲每一条物理定律,一遇问题,就查阅参考书,等到一切水落石出他才感到心满意足。

当然个人兴趣的萌生、确立,离不开科学普及的良好氛围,不少科学家在回首自己的成长之路时,都提到了美国地理学会主办的那本《国家地理杂志》,提到阿西摩夫的科普著作,提到0内50~60年代出版的那套《十万个为什么》。如获1981年诺贝尔化学奖的日本科学家福井谦一,他在孩提时代就是通过经常翻阅他父亲从美国寄来的那本《国家地理杂志》,为其中所展示的那么多自然界奇景所吸引,而立志献身科学的。这些例子也表明我们从事科普工作的人的工作是极有意义的,是责任重大的。

黄大鸣留美7年,从硕士读到博士后,可以说他的学术根基是在美国打下的,谈及留美生涯,大鸣对他就读了5年半的伊里诺大学感受尤深。

首先是伊大的管理效率极高。作为一所拥有3万多名学生的综合性研究性大学,该校在从学生登记注册到进实验室;从选课到后来的学分登记,总之科研教学各项程序都安排得井井有条、一丝不乱,这就使得科研人员能够集中力量搞科研。学校有专门的后勤管理、秘书系统,后勤服务、秘书人员与我们的公务员类似,他们大都不随行政人员和教师的变迁而变动,他们是为学校服务、为整个科研教学服务,所以这样一个几万人的大学能非常有序的高效运转。

其二是伊大的学术气氛很浓,这种浓厚的学风首先得益于效率高,大家能集中精力于学术上。大鸣说他几乎所有的时间都能用在与科研直接有关的工作上。学术气氛浓厚具体表现在各类学术报告不断,且报告的内容水准都很高。校和系里每周都有各种各样的学术报告,这些报告有些是本校、本系的教授做,大多是请外面来访的人做。另外系与系之间,甚至组与组之间的学术交流也十分频繁。

大鸣对美国教授与学生间的交流方便也留有十分深刻的印象。就大鸣的所见,美国的大部分教授除T外出访问和开学术会议,几乎所有的工作时间都在实验室、办公室,学生很容易找到他。中国的大学老师往往杂事太多,或者受条件限制,在实验室、办公室的时间非常有限,所以中国的学生与老师交流,就要打很大的折扣。

黄大鸣在美国读研究生时,通常情况下,导师每两周与组内同行、学生作一次比较正规的交流。交流中学生先要做一个汇报,讲一讲这段时间自己做了些什么,还存在哪些问题,然后是大家讨论。如果工作中有些什么进展,或者这一工作是导师很感兴趣的,那么导师会与你多讨论一些。这样,老师与学生经常交流,有问题可以随时解决,整个工作效率更见提高。

这些年来,在世界不少地方经济波动、不景气的情况下,美国经济的走势平稳给人留下了深刻印象。在剖析其原因时,不少学者指出美国经济增长的重要支撑是科技实力作依托,而非所谓的泡沫经济。对美国科技实力何以长盛不衰,大鸣从他对美国半导体研究的观察谈了自己的见解。黄大鸣说,在美国,半导体学科与物理学其他分支不完全一样,它实际上是半导体物理、半导体材料和半导体器件三个分支组成的。半导体这一学科如果没有器件方面的应用特别是如果没有计算机的迅猛发展,那么半导体学科的命运不会是今天这样的兴旺局面,这也可能是那些基础研究与应用研究有机_合在一起的学科更易立足、发展的原因所在。

在国内,高校中的半导体研究目前还多在物理系,而在美国则大都归入电机系了,电机系是应用背景很强的学科。黄大鸣教授介绍说,同样,在国内,搞物理的与搞材料、搞器件的人基本上是分开的;而美国这三方面的人是连在一起的,如长半导体材料的目的主要是为了器件研究,部分是物理研究。由于这种三合一的科研体制,加之基础研究功底扎实,信息获取又十分便捷,所以大鸣所在的伊里诺大学电机系的实验室每年都有许多新的结果出来,这样就有利于争取新的科研经费,这是一种良性循环。

今年是美国科学家巴丁发明半导体晶体管50周年。谈到半导体现时的发展,黄大鸣觉得用“方兴未艾”一词都不足以形容其势头之猛。大鸣介绍说,现在凝聚态物理中最大的一块就是半导体,自1947年巴丁做出划时代的发明以来,从当年的晶体管一直到现在的计算机,里面均是采用微电子器件。随着电子器件越做越小,速度、可靠性要求越来越高,于是光电子器件受到青睐。光不会使电路短路,用光束布线,可使器件体积更小、可靠性更强。而在光电子器件中,半导体堪称最理想的材料,当然这里所谓的半导体与传统意义上的以天然状态存在于自然界的半导体不一样,它实际上是经过处理的半导体材料又称人工晶体。这一处理技术即所谓的半导体异质结构、量子阱和超晶格近十几年来已形成了一大类体系,其所采用的方法包括外延生长方法等也成了新的一类课题。

黄大鸣1991年回复旦后,在课题大方向上与在美国的工作是一样的,但工作材料的体系有区别。当初在美国他主要做Ⅱ-V族半导体砷化镓体系(这是目前国际上光电子器件上用得最多的一类材料),而复旦在锗硅方面的研究基础较好,因此,他开始投入锗硅异质体系的研究。由于硅的整个加工技术已极其成熟,如果能解决用硅作光电子器件的技术同题,这就能使之与现有的微电子技术匹配;而若改换一种体材料(即使如砷化镓),则就要改变整个工艺,这是不上算的。开发硅基光电子器件,有许多困难要解决,有材料的、物理的,还有工艺上的问题。例如,硅的发光效率就很低。能否利用人工晶体,能否通过诸如在硅中加少量锗或烯土元素或其他的方法来改善硅的发光效率,这就是硅或硅基材料研究的主要内容之一。

当我问及在半导体物理领域,国内与国际水平的差距时,黄大鸣认为,这种差距尤其体现在应用方面。在基础研究方面,我们在总体上还很落后;在材料方面差距要大一些,而差距最明显的是在器件应用方面。黄大鸣说,我们承认差距很大但并不气馁。我们干这一行的要尽可能把工作做好,能跟上国际水平。在此过程中我们要力争做出一些有特色的工作。

黄大鸣不肯谈自己的工作成绩,这里我只能引他1995年3月在申报“国家杰出青年科学基金”申请书上的一段数据:与合作者在国内外核心刊物上发表了47篇学术论文,这些论文已被“SCI”收录的国际刊物论文引用380多次,其中他是第一或第二作者的论文被引用250多次。黄大鸣获1995年度国家杰出青年科学基金资助。

黄大鸣对媒体的访问一直抱消极的态度。他认为学术上的工作要由同行来评论,有关的学术文章也只能以学术刊物发表为准。从个人原因来讲,他一直信奉多做少说的准则,崇尚非宁静无以致远的格言。但由于我是以启明星专刊的身份访问他,虽然他已多次推托,最后他还是抽了半天时间与我倾心交谈。他说,他对启明星计划有很深的感情,他回国后得到的第一笔正式的科研基金就是启明星课题经费;96年他再度得到启明星经费资助。启明星计划对青年科学工作者的雪中送炭般地支持和相对的公正性给黄大鸣十分深刻的印象。

从我的感想而言,包括黄大鸣在内的一批科学家之所以不太愿意接受大众媒体的采访,除了他们确实忙于工作,无暇分心外,还与有些媒体从业人员的报道不确、不实有很大关系。怎样做好科学家、科学成果报导也是一篇大文章,我想前提之一是要与所采访的科学家交朋友,真正做到以心交心,所写的东西切忌虚夸,应力求反映出被访科学家的科学精神内涵。中国的老中青科学家是中国人群中最优秀的群体,努力走近他们的精神世界,恰如其分地反映科学家的所思所为是一个科技编辑、记者的不懈追求目标,我愿努力为之。

(江世亮采写于97.9.24)