株洲教育科研网中国科学院半导体研究所研究员赵德刚谈自然界中国家需要的研究方向

在株洲教育科研网上,中国科学院半导体研究所的研究员赵德刚谈到了他致力于自然界中国家需要的研究方向。20多年来,赵德刚几乎每天都在实验室里工作,他的同事们对他的行踪了如指掌。他专注于半导体光电子材料与器件,这是信息时代的基石。在这个朝阳产业中,他没有追求“高产”的新型材料,而是坚守传统材料——氮化镓,并且钻研其中的微小细节,克服种种困难,为团队研制出了国内第一支氮化镓基紫外激光器和大功率蓝光激光器。

“我是一个国家培养出来的‘土著科研人’,用实际行动回报祖国是我深层次的心愿。”赵德刚说,“作为一名科研人员,我会根据国家需求调整我的研究方向。”

半导体研究主要分为两大类:微电子和光电子。集成电路、晶体管属于微电子领域,而光电子则涉及到激光及其相关产品。在上世纪90年代末期,当赵德刚学习硅酸盐科学时,他就发现中国在这方面相对落后,因此他选择了继续深造。这也是他决定专注于氮化镓光电子材料与器件研究的一个原因。

氮化镓是一种继硅、砷化镓之后第三代半导体,它具有广泛应用潜力。它可以制造出蓝色发光二极管,这样的二极管已经走进了千家万户,并引发了照明产业的大变革。日本学者赤崎勇、天野浩和中村修二因发明“高效蓝色发光二极管”获得2014年的诺贝尔物理学奖。

然而,在生产这些高端技术产品时,最大的挑战之一就是生长出高质量的氮化镓材料,因为缺乏匹配衬底的问题一直困扰着世界各国学者。 Zhao Dechang 的课题组面临着最大问题——虽然他们能够生长出能发出红外至紫外全波段,但不能进行激射。一向开朗乐观的人物,也感到迷惑不解,但通过阅读文献,他们找到了解决方法——找到影响电子迁移率散射机制并减少散射中心数量的手段。

2004 年,他们成功地生长出了超过1000 平方厘米/伏特·秒(cm²/Vs)的室温下氮化镓材料,这是国际上MOCVD外延技术最好的结果,并得到了国内外广泛认可。

Zhao Dechang 的独到的眼镜和独特思维让他不断超越自我。他从未停止过碳杂质在p型掺杂中的作用探索,最终掌握了抑制碳杂质方法,从而制备出了高质量低温p型材料。他还发现适当引入碳杂质有助于欧姆接触中的电流输入输出,从而形成了一系列系统性研究关于碳杂质的问题。

对于解决问题能力,Zhao Dechang 认为关键就在实践中。“半导体行业理论与实践结合密切,不仅要有积累,还要沉心做积累,以此来获得突破。”

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