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作者:張行勇 來源: 中國科學報 發布時間:2021/7/20 16:31:54
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郝躍:從地質隊電工到微電子學院士

郝躍(右二)與他的科研團隊。 受訪者供圖

 

張行勇

“就是為了第三代半導體產業發展。”談及不久前一筆200萬元基金捐贈的初衷,中國科學院院士、西安電子科技大學教授郝躍言簡意賅地回答了《中國科學報》的問題。

不久前,在西安電子科技大學(簡稱西電)長安校區舉行的芯緣科創基金捐贈儀式上,郝躍作為芯緣科創基金發起人,將所獲的陜西省2019年度最高科學技術獎獎金200萬元作為該基金首筆捐贈。

“我們在‘芯片’等半導體領域正面臨‘卡脖子’問題,發起成立芯緣科創基金,就是為了發揮西電人才優勢和科研優勢,為解決我國芯片集成電路核心技術問題做點貢獻。”郝躍補充道。

“有這碗酒墊底,什么樣的酒全能對付”

“每個人的生涯都會與一個國家的命運緊密相連。”郝躍告訴《中國科學報》,“這也是我人生的寫照和體會。”

郝躍的父親原屬中國人民解放軍二野十八軍,后來轉業到重慶的地方學校任領導。在“文革”的影響中,其父首當其沖。

“父母關牛棚以后,我和我的兩個妹妹就開始自立自強,我10歲就開始拉煤。所幸的是家里有整整一屋子的書,多少個夜晚,都是這些書陪伴著我們度過的。”回憶起年少歲月,郝躍記憶猶新。

父親沒多少文化,但其人生經歷卻告訴他知識的重要性,所以對郝躍的學習要求很嚴格;母親學地質,后來又在地質學校工作,對他和兩個妹妹的教育也十分重視。

特殊的時代背景、特殊的家庭環境、特殊的成長經歷,塑造了郝躍的性格——“5分+綿羊”類型,即學習很好、從不叛逆,看書、寫日記,把精力都放在讀書上。

“父母雖然受到過沖擊,但對黨忠貞不渝,這種世界觀對我影響很深。”郝躍說。

1974年,高中畢業后的郝躍因年齡小而無法被招工,于是癡迷無線電的他在學校義務當起了電工。修理發電機、電動機、汽車電子器件,都難不倒這個16歲的少年。

“本想等年齡夠了就去務工,然而,歷史再一次調轉了我人生的船頭——那一年,我也成為浩浩蕩蕩的知識青年中的一員,下鄉走入了云南昆明半山區的農村。”

農村異常艱苦的生活與高強度的勞動,對一個人意志的磨練是嚴酷的。在繁重的勞動鍛煉中,郝躍經受著前所未有的洗禮,這也使他的“綿羊”性格慢慢地發生了改變。

1976年,他招工進入西雙版納的地質隊,當起勘探工人。沒過多久,他又因電工基礎扎實,被調到地質隊電工崗位。

1977年10月21日,郝躍聽到公布高考恢復的消息。“當時,我要上學的念頭如此強烈,自己仿佛一夜之間變成了《我要讀書》故事中的主人公‘高玉寶’”。

僅有40多天備考,與時間賽跑。那時候,他白天堅持工作;每晚9點半以后,等別人都休息了才點起煤油燈,繼續學習文化課到凌晨兩三點鐘。他插隊農村時撿回的一捆數理化書籍,成了當時高價也買不來的“寶貝”。

“當年,我們地質系統有300多人去考大學,考上的就兩個人,我是其中之一。”郝躍至今仍然頗多感慨,“這段經歷告訴我,無論在什么環境下,一個人只要堅持自己的信念,總會有好結果。”

“有了上大學之前的這段經歷,一生再遇到多大的苦都不是事兒。”郝躍常說,“就好比《紅燈記》中的李玉和唱詞:‘有這碗酒墊底,什么樣的酒全能對付。’”

“我的科研之根在這里,舍不掉”

1978年2月,剛下火車時,迎面襲來的大西北刺骨的寒風,著實給了郝躍這個從南方來的20歲青年一個“下馬威”。

西電曾稱“西軍電”,是從中央紅軍在井岡山五次反“圍剿”中創辦的無線電培訓班一路走來的大學,紅色革命基因在一代代西電人身上傳承。

“高考報志愿,我選了電子專業,就是沖‘西軍電’和它距離革命圣地延安近,才義無反顧選擇這所大學的。”郝躍說。

在西電爭分奪秒學習的情形,成為了郝躍那個年代西電學子終身難忘的記憶——

那時改革開放剛開始,處于西安市南郊的西電常停電,一停電,大家就不約而同點起蠟燭繼續學習。遠遠望去,西電校園老大樓、西大樓、東大樓里燭火通明,仿佛匯聚成一道道載著知識報國夢的“星河”。

“學在西電”是上世紀八九十年代西安高校間流傳的說法。郝躍告訴《中國科學報》,西電77級學生都有著一個樸素的理想:發奮學習,畢業后只要能發揮專業特長,無論戈壁大漠還是深山峻嶺,哪里需要就扎根在哪里,做一顆祖國的螺絲釘!

1987年,郝躍到西安交通大學讀博,跟隨數學家游兆永攻讀計算數學。

“在西安交大這段時期的學習,培養了我從事科學研究必備的嚴謹思維。”郝躍說。

郝躍自言,自己一路走來,總體比較順利,不過中間的溝坎也比較多,但都跨過去了。“沒有信念的堅持,是很難跨過這些坎的。”

據悉,郝躍曾經有機會去省里某廳任廳長,省里都發了文,但他卻選擇了放棄。

“我離不了微電子,做學問是我的初心。也有其他高校請我去當校長,我也放棄了。西電是成就我的地方,我的科研之根在這里,舍不掉。”郝躍激動地說。

2013年,郝躍當選中國科學院院士。那時,他還在不斷地告誡自己與學生:要學會當學生!如果想邁向更高的目標,就一定要虛心學習。要善于向身邊的人,甚至向自己的對手學習。

“微電子不微”

“微電子不微。”這是郝躍常掛在嘴邊的一句話。

“以集成電路芯片為核心的微電子技術,不僅與我們的生活息息相關,更是國家核心競爭力的體現。作為科研工作者,必須承擔起自己的使命。”郝躍如是說。

新型氮化物半導體被稱為第三代半導體材料,又稱為寬禁帶半導體材料。上世紀90年代中后期,我國學界剛涉及寬禁帶半導體研究。那時候,相關領域的科學家和技術人員還很少注意到這類新奇的半導體材料。

“要尋找新的研究方向。”當時,郝躍也在思考、尋找研究領域的新突破。他果斷選擇了國際上剛剛起步的寬禁帶半導體材料與器件研究,作為自己的新方向。

“在這個當時別人看來還是‘冷門’的研究領域,我和團隊從1998年開始,一路堅持走來。”郝躍說。

半導體的導電性能介于導體和絕緣體之間。半導體作為集成電路的基底,人們希望它能夠導電,卻又不希望它在高溫、強輻射的作用下失去絕緣的特性。然而,在大功率器件里、在外太空中,高溫和強輻射是難以避免的。因此,人們只好寄希望于半導體材料自身能夠穩穩束縛住“自由自在”的電子,保持它絕緣的特性。

禁帶是固體物理的一個基本概念。寬禁帶就像一道“鴻溝”,讓被注入了來自熱量或輻射能量而“興奮”起來的電子跨不過去,保證材料絕緣性更好。所以,這種材料也就能夠耐高溫、高壓和強輻射。

郝躍團隊的使命就是,通過創新研究,生產出高質量的寬禁帶半導體材料,再經過一系列工藝技術做成寬禁帶半導體器件,進而制成集成電路,再把它推廣應用到生產和生活中。

曾有專家比喻,如果把半導體材料比作“田地”,集成電路就好比在這片田地上“種植作物”,而種植作物的這片“農田”就是芯片。“土質”的優劣,對芯片產量和品質至關重要。

第一代半導體材料硅是市場上大部分手機集成電路所用的材料。隨著手機越來越萬能,特別是5G時代的到來,硅已然沒有辦法承擔大功率運轉、高帶寬速度的重壓。而在這一點上,氮化鎵卻很“擅長”。

“我們已將氮化鎵微波功率器件的效率提高到了當前國際最高紀錄的85%。”郝躍說。據了解,這幾乎達到了半導體微波功率器件電能轉換的極限。

郝躍及其團隊獲得國際和國家發明專利授權近300余項,其中他們攻克的氮化鎵基紫外與深紫外LED關鍵技術等,實現了我國在該領域的重大突破,已在4G和5G通信基站、先進雷達系統、電力電子系統、紫外醫療、彩色印刷固化等領域得到廣泛應用。

面對目前半導體領域遇到的“卡脖子”問題和艱難的國際環境,如何走下去?

“為國家建設發展、國防和裝備現代化、保障國家安全,我們微電子人肩負重任,別無選擇。”郝躍說,“我們要用需求引領發展,材料引領器件,器件推動電路與系統的發展,實現從0到1、從1到10、從10到100的跨越。”

 

《中國科學報》 (2021-07-20 第8版 學人)
 
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