【科教报国,不负时代⑤】陆海:“光”影剑客——在半导体紫外探测技术领域砥砺创新

发布者:张娟娟发布时间:2024-07-06浏览次数:14




个人简介


  陆海,南京大学电子科学与工程学院教授,博士生导师,信息电子系主任,国家杰出青年科学基金获得者、长江学者特聘教授、国家重点研发计划项目首席科学家。

  主要从事宽禁带半导体材料与器件研究,并致力于将研究成果推广到产业应用领域。迄今已发表学术论文400余篇,其中SCI论文300余篇;所发表文章获SCI他人引用20000余篇次,成果多次刷新世界纪录并被写入科研参考书;已获得25件中国发明专利和2项美国发明专利授权,在审专利超过30件。曾入选科技部创新人才推进计划、教育部新世纪人才计划、江苏省333人才培养计划;曾获江苏省五四青年奖章(2013)、江苏省十大青年科技之星(2014)、教育部技术发明一等奖(2015)、国家技术发明二等奖(2016)。



志起南雍:偶然成其必然

  陆海出生于北京。1992年高考前,陆海一直计划报考一所北京的学校。直到有一天,他在翻看招生通讯时,偶然一瞥看到了南京大学的介绍,瞬间被南京大学物理系吸引。只此一眼,便坚定了陆海报考南京大学的决心。

  在概括求学经历的时候,陆海喜欢用“幸运”二字轻轻带过:没有遇到什么大的挫折,从升学到就业,一路走来较为顺利。须知命运垂青的是有准备的人。陆海说,当时幸运地看到南大的招生宣传,才会与南大结缘。大三分专业时他选择了自己一直有着浓厚兴趣的半导体物理。1996年,成绩优秀的他获得了研究生推免资格,留在南大开始了半导体物理研究。

  1999年,是陆海人生第一个转折年。这一年,他硕士毕业并申请到了美国康奈尔大学电子工程系的博士全额奖学金;这一年,他离开南大,成为国际化合物半导体材料与器件领域的泰斗人物、美国工程院院士Lester Eastman教授的博士生,由此开启了五年的康奈尔求学之路。



格物致知:深耕“一块地”

  在国外开展科研的时光,并非一帆风顺,但陆海骨子里是一个自律而且认真的人,对热爱的事情总会全力以赴。彼时,陆海正进行着一类新型半导体材料的研究,由于制备条件异常苛刻,对设备的运行状态要求很高,他很多的科研时间和精力都用在了设备的改造和维护上。日子虽苦,但热爱可抵万难,心中有光,便不惧风霜。

“我觉得做科研是需要兴趣的,否则难以支撑。我个人特别喜欢思考,觉得做研究和攻克难题是件快乐的事,所以说我对从事的科研工作还是很感兴趣的。读博期间,我们那个实验室比较自由,当时美国的导师岁数很大了,对我们管束少,遇到困难大部分时间都要靠自己解决,这也给我更大的自主发展空间;在我的努力下,科研工作也取得了一些重要成果。”

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陆海在美实验室

  深耕在自己热爱的领域,才有激情迎难而上。学问必须合乎自己的兴趣,方才可以得益。陆海时刻保持对知识的深度挖掘和对创新精神的不懈追求。于他而言,每一个难题的解决,都是对现有认知边界的拓展;每一次实验的失败,都蕴藏着通向成功的宝贵线索。

  在康奈尔的5年里,陆海在半导体材料领域渐渐崭露锋芒。他研发出了当时世界上电学特性最好的InN薄膜材料,“在当时,领先世界平均水平5-6年”,该研究为世界各地许多实验室提供了参照标准,有很强的指导性作用,推动了相关半导体材料领域的发展。此外,陆海及其合作者联合纠正了InN的禁带宽度,单篇论文引用率高达千篇次以上。陆海的科研成果和理论发现,大大拓宽了III族氮化物半导体的研究与应用范畴,得到了国内外同行的高度认可。2008年,陆海获批国家杰出青年科学基金。



游子归“宁”:中流击水正当时

  求学路上曾经远隔天涯,而故土山水,是游子放不下的牵挂。2005年,中央出台针对海外高层次人才引进工作的政策文件,鼓励在外游子归国开创事业。2006年是陆海的第二个转折年,这一年陆海毅然辞职,离开工作了两年的通用(GE)研发中心,回国重返南大物理系开展教学科研工作。

“与企业不同,在高校工作有更大的自由度,可以根据客观实际,结合个人科研兴趣和方向开展研究。在同样的时间里,做更多有意义的事情。”

  重返母校,换了一个身份,多了一份责任和使命,也多了一股干劲儿。当时,学校能给的支持有限,陆海一切从零开始,“所有的家当一张桌子就全搁下了”。在学校和前辈的支持下,陆海克服一个又一个障碍,逐步建立起了属于自己的实验室,科研工作慢慢步入正轨。“这些年南大的研究环境越来越好,现在的我也越来越觉得当时的选择非常正确”,陆海感慨道。

  对科研工作者而言,成果一部分要走上“书架”,一部分要走上“货架”。“上货架”投入大,出成果慢,不确定性强,难免有“竹篮打水一场空”的风险。然而攀登之路,智者不惧、勇者不孤。科研中遇到的难题恰恰是我们国家经济社会可持续发展迫切需要解决的问题。陆海时常叮嘱学生,“如今国内的科研条件确实很好,尤其是国内实验室的实验装备普遍优于国外,这样的好条件应该好好珍惜。在科研上要耐得住性子,不要浮躁。”

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海参加会议

  紫外探测技术是全世界公认的战略性技术。这种关键核心技术要不来、买不来、讨不来,只有掌握在自己手中,才能够真正保障我们国家和社会的安全。我国半导体紫外探测器领域产业化基础薄弱,紫外光辐照监控和定标长期依靠进口探测器件,不仅受到西方国家的技术封锁,而且时刻存在断供风险。

  近年来,我国把发展自主可控高端光刻机作为科技发展的重中之重。面向发展极紫外光刻等技术对器件的重大需求,陆海团队坚持自主创新,专注于GaN基高功率电子器件、紫外探测器件及高能光子探测器研究,致力于将半导体基础研究成果推广到产业应用领域,成为国际紫外探测器件研究领域的领头雁。2021年,成功研制出高可靠性碳化硅极紫外探测器,实现对13.5nm极紫外光高效探测,在国际上率先实现产品化,打破国外硅极紫外探测器的垄断和技术封锁,在北京同步辐射装置、在建第四代高能同步辐射光源和多家重点单位应用,对我国关键半导体装备的研发起到重要支撑作用。

  2020年以来,陆海还带领团队在国内率先实现高灵敏度紫外探测芯片的产业化,成果广泛应用于电网安全监测、生化检测、污染物监测、火焰探测和工业紫外辐照监控,打破了美、德、韩等国家在紫外探测芯片领域的技术封锁与垄断,对我国关键集成电路制造装备的研发、民生和国防安全领域做出了重要贡献。

“我觉得科研应该围绕着国家的需求,科研成果只有落脚到产业应用中,对社会做出贡献,能帮助国家解决相关领域的‘卡脖子’问题,才更有意义。”

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为者常成,行者常至

  岁月不居,时节如流。陆海回南大工作已有18年,历经风华正茂与岁月沉淀。如今,陆海的宽禁带半导体器件实验室已经培养出研究生近百人,毕业生或进入高校、科研院所继续从事教学和科研工作,或就职于行业领先的高新技术企业为行业和社会进步贡献力量。陆海说,“人才培养的周期很长。我经常跟学生讲,你的研究工作面向科学问题或产业需求总是要或多或少做出一些实际贡献,不能只盯着短期的论文和专利。”

  师者如光,微以致远。陆海幸运且果敢,在学业和工作中严谨自律,在人生转折点勇于抉择。南大“诚朴雄伟,励学敦行”的精神,一直激励着陆海在科研这条永不停歇的探索之旅中勤于思考、敢于质疑,坚定地面对一个又一个待解的谜题,敏锐地捕捉那些隐藏的问题,破解障碍,搭建一座通往新知的桥梁。陆海也像桥头的一道光,引导青年学子在科研路上笃行不怠。

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海在学院实验平台

  韶华向远,浮生未歇。一代材料、一代技术、一代文明。一代人有一代人的奋斗,一个时代有一个时代的担当。正如习近平总书记在党的二十大报告中激荡人心的讲话:“当代中国青年生逢其时,施展才干的舞台无比广阔,实现梦想的前景无比光明。”不做巨变的旁观者,要做巨变的创造者。站在新征程的起点,向着强国建设、民族复兴的宏伟目标迈进,广大留学归国人员创新创业正当其时,圆梦适得其势。