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天生我“材”必有用 院士叶志镇为光电产业开启未来 

2019-12-03 07:32 |浙江新闻客户端 |记者 曾福泉 通讯员 柯溢能 吴雅兰

【人物名片

叶志镇,浙江大学教授,2019年11月当选为中国科学院院士。他长期从事无机光电材料及关键技术研究,是国际光电氧化锌领域的主要引领者,创新成果为下一代光电产业发展解决了一系列重要科学难题。

【院士金句

1.我们搞材料科技的,坚信“天生我材必有用”,我有这样一种使命感。

2.迈上一个更高的平台,主动在更大的压力下工作,对一个人的成长是很有意义的。

3.做科研要取得好的创新成果,需要优秀的老师,更需要优秀的学生。我认为每个搞科研的老师都要清醒地看到这一点。

4.努力使人进步,虚心也使人进步。

走进叶志镇院士的办公室,许多陈设都吸引本端记者的目光。

墙上挂着两幅字。一幅是浙江大学老书记张浚生题赠:锲而不舍金石可镂。另一幅是浙大老校长潘云鹤院士题赠:改革开放与时俱进。

一张摄于浙江大学硅材料国家重点实验室前的老照片也引人注意:合影的人群中有时任党和国家领导人,浙江省和浙大的领导,以及当时担任实验室主任的叶志镇。在很长一段时间里,硅材料国家重点实验室都是浙大创新发展的窗口。

不过,让我们感触最深的还是墙上一幅2013年的挂历,这是叶志镇当年被评选为浙江省“三育人”先进个人、浙大教书育人标兵的纪念品,印着他开怀大笑的照片。叶志镇珍视这幅过期的日历,一直挂着它,另拿一张小小的2019年单页年历夹在上面。他2016年获得浙大永平奖教金的证书也摆在很显眼的位置。办公室柜子的一大半都装着学生的论文。

就是在这样一个时时能引人思绪的环境里,叶志镇带着浓浓的苍南乡音,和我们谈起他在浙大40多年的科学人生。

三十年坚持一项研究

记者:祝贺您当选中科院院士。您所从事的半导体光电薄膜研究是一项艰深的科研工作,可否请您通俗地做一介绍?

叶志镇:谢谢。我在半导体光电薄膜领域钻研了30多年,我想一个人坚持30多年做一件事,总会有收获。

现代生活离不开光电材料。我们的手机、电视、电脑屏幕都在使用发光二极管,也就是LED。用氮化镓带来蓝光LED的3位日本科学家获得了诺贝尔奖。

光电产业未来要更好发展,还有很多科学问题、技术问题需要解决。我研究的氧化锌是一种性能优异的新型光电材料,它的结构很独特,可以发挥多种功能应用,有望在下一代光电产业中扮演重要角色。

记者:氧化锌这种材料到底强在哪里,吸引您倾注了那么多精力去研究?

叶志镇:氧化锌同样可发紫蓝光,而锌在地球上的储量,比氮化镓中所用到的金属铟要丰富得多。我们现在面临氮化镓资源短缺的挑战,氧化锌物丰价廉,且环境友好,无毒性,替代作用十分突出。

氧化锌的强大功能还远不止于此。它的一个重要特点是可以高效激发紫外光,这带来很多非常重要的用途。比如可以制成紫外发光器件,就是一种便携高效的消毒杀菌工具。在未来的量子通讯中,可激发紫外光的材料也大有用武之地。

此外,氧化锌的微纳结构丰富,可以用来制备多样的传感探测器件。氧化锌还可以制备成透明导电薄膜,手机的触摸屏、太阳能电池,都需要这种薄膜。

我们搞材料科技的,坚信“天生我材必有用”。我有这样一种使命感,把氧化锌的应用潜力充分挖掘出来。

记者:钻研氧化锌材料这么多年来,关键的创新成果有哪些?

叶志镇:刚才说了氧化锌的种种功能,但在我刚接触氧化锌的时候,全世界相关科学家都在寻找让它激发出光的办法,但很难。我们团队创造性地提出了“二元共掺”的原理和方法,第一次让氧化锌在室温下实现电致发光,突破了这个重大基础科学难关。通过这个方法,我们把关键指标“空穴浓度”的国际水平提升了两个数量级,稳定性提升了5倍,量子光效从28%提高至61%。

氧化锌“二元共掺”工作在国际上发挥了引领作用。2004年首篇论文发表以来,已经有20多个国家的100多个单位跟进研究,使之成为一个主流方向,逐渐开拓出各类新的研究成果。我数十次应邀在国际学术会议上作报告。这项技术还被写入施普林格材料科学丛书。

氧化锌制成的透明薄膜能派上许多用场,但麻烦在于透明的材料通常不导电,比如玻璃就不导电。我们制成了兼具高导电性和高透明性的氧化锌薄膜,使之真正应用于LED产业,创造了显著的经济效益。

叶志镇在做实验。

三句话指引创新之路

记者:您在浙江大学求学、工作已经42年。此刻回望在求是园中的日子,您最深的感受是什么?

叶志镇:我在科学研究上能取得一定成绩,当选为中科院院士,由衷地感谢伟大的时代,感谢浙江大学。1977年恢复高考后我是第一批考生,1978年春天进入浙大,求学10年:本科4年在电机系,之后6年在光仪系,取得硕士、博士学位。现在看,这种跨学科积累的基础,对我从事光电材料研究有很大的帮助。

博士毕业后我留校在材料系从事教学科研工作。30多年来,我带领团队不断取得创新突破,也见证了浙大快速发展。可以说,我和母校在共同成长。

记者:您实际主持浙大硅材料国家重点实验室工作十多年,可否谈谈这方面的工作?

叶志镇:这里面的故事就多了。1992年春天,我结束在美国麻省理工学院的访学回国。时任校长路甬祥找我谈话,希望我担任硅材料国家重点实验室副主任,协助阙端麟院士把实验室建设抓起来。我知道这项工作难度很大,实验室上一年度评估不理想,面临“国重”被摘牌的巨大压力。

路甬祥校长反复给我鼓劲儿,说了三句话,我永远记得。第一,一定要把实验室建设好,“国家重点实验室”的牌子绝对不能丢掉。第二,要团结一大批同事,共同把事情做成。第三,无论做什么事,都要做到不仅全中国知道、而且全世界都知道的境界。多年来,我一直是按照路校长的希望、或者说他的经验之谈来做的,不敢说完全达到了他的要求,但这三句话实在是指引我学术生涯的精神财富。

记者:原来建设好一个国家重点实验室要经历那么多的艰辛呀?

叶志镇:确实是非常难的。我接下这副担子后,就一心一意协助阙端麟院士,引进人才,申请项目,埋头搞创新。实验室很快就出了一批成果。1994年,我被评为全国先进工作者。

然而,一口气都不能歇,到1996年的评估,实验室又面临危机:排在全国第27名,排我们后面的实验室都被摘牌,我们等于是榜末的“孙山”。

这种局面下,学校要我担任实验室主任,把形势扭转过来。我就任后,带领实验室团队确定了硅单晶薄膜等几个新的创新方向。从把握科技前沿和服务国家战略出发,积极申请研发项目和基金。我凭借自己是归国人才等优势条件,一个人就申请了5个项目。这说明那段时间我们找项目是真着急啊!

1998年我们申请到浙大第一个经费达500万元的国家自然科学基金重大项目。第一次申报国家“973”项目时,前后花了近一年时间,进入最后的答辩环节,但很遗憾没能成功。我非常失望,给潘云鹤校长打电话报告这个消息,他反而宽慰、鼓励我,说已经充分展现了浙大创新实力和风貌。后来我们陆续承担了多个“973”“863”项目,部分创新成果真正像路甬祥校长要求的那样,做到了世界知名的程度。

记者:多年主持国家重点实验室工作,您从中有哪些体会?

叶志镇:一个非常重要的体会是,干事业需要一点压力。在大学,如果只是在学院、系里做一般性的科研工作,可能很多时候感觉不到多大压力,可以照自己的想法来安排工作。但国家重点实验室不一样,每一年都面临很大的评估压力,就逼得你不断搞创新、出成果,去达到越来越高的要求。所以我认为迈上一个更高的平台,主动在更大的压力下工作,对一个人的成长是很有意义的。

叶志镇正在接受采访。

“三育人”

收获桃李芬芳

记者:您是浙大材料学院最受学生爱戴的导师之一,曾获得浙江省“三育人”先进个人。想在您门下读研究生的年轻人每年都排长队,许多人考不上还非常懊恼。您怎么看学生对您的这种感情?

叶志镇:在浙大做老师是幸运的,因为浙大这样一个一流的平台,吸引了很多优秀的学生。我从教以来已经培养了50多名博士生,100多名硕士生,他们都是非常优秀的才俊。

做科研要取得好的创新成果,需要优秀的老师,更需要优秀的学生。我认为每个搞科研的老师都要清醒地看到这一点。

记者:作为前辈、师长,请您对青年学子谈一些人生经验。

叶志镇:我们常说年轻气盛,每个人在青年时往往都容易自视甚高。这时就要特别注意谦虚的重要性。努力使人进步,虚心也使人进步。要看到身边高人很多,经常向他们学习。像我们材料学院的张泽院士,我对他的成就和见地感到由衷钦佩。我跟他说:“虽然你只长我两岁,但我要拜你为师。”

实际上,我年轻时也有自视过高的毛病。因此我时时记得路甬祥校长的话,要团结同事,团结一大批人,才能把事情做好。

记者:成为院士后,未来的工作、生活会不会有一些新变化?

叶志镇:我一向认为,我就是一个普通的老师,一个存在不少缺点的老师。现在我还是这个想法。接下来,我会继续在光电材料科技前沿探索,让氧化锌充分释放推动产业腾飞的潜力。

【记者手记】

唯创新者留其名

曾福泉

采访叶志镇院士,一个最深刻的感受就是:这是一位当之无愧的创新者。

LED是引领21世纪的照明技术。3位日本科学家在20世纪90年代发明了蓝光二极管,补齐了这一长期缺失的色彩,带给人类能发出白光也就是自然光的LED灯,改变了我们的世界,摘得诺贝尔奖。在这个现在人们已耳熟能详的创新故事里,扮演主角的材料是氮化镓。

叶志镇多年钻研的氧化锌,正是一种能替代氮化镓的新材料。他看到了氧化锌的优异性能,坚信这种材料能为光电产业开启全新的未来,并30年如一日在这个方向不断开拓。这种视野、胆识和执着,是创新者身上所共有的。

叶志镇带领团队利用一种前所未见的方法首次实现了氧化锌电致发光,在他的引领下,“二元共掺”成为研发半导体光电材料的一种主流技术。为了让氧化锌真正应用于产业,他又制成兼具高透明性和高导电性的薄膜,这也是颠覆普通认知的。采访中,他开心地回忆起氧化锌透明薄膜刚问世时同行们的惊讶之情:“他们问我:老叶,没搞错吧,怎么可能又透明又是导电的呢?”而他在采访中没有提及的是,实现氧化锌电致发光后的第一批论文遭到期刊评审的质疑,直到他们进一步清楚地阐释了“二元共掺”的原理和机制,这项创新成果才终于得到了学术界的认可。面对嘈杂的质疑声,依然矢志不渝,锲而不舍,不断前行,这是创新者身上最能打动人的地方。

在世界新一轮科技革命和产业变革与我国转变发展方式的历史性交汇期,唯创新者进,唯创新者强。唯有创新者才能在人类壮丽的科学史上留下自己永恒的印记。

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