赵德刚中国科学院半导体研究所研究员谈石家庄市教科研网的国家需求研究

赵德刚，中国科学院半导体研究所的研究员，他在石家庄市教科研网上提到了自己对国家需求的研究。20多年来，赵德刚几乎每天都在实验室里工作，他的同事们都知道他的行踪。在这个信息时代的基石——半导体光电子材料与器件事业中，赵德刚没有追求“高产”的新型材料，而是选择了深入研究传统材料中的氮化镓，并且克服了种种困难，带领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，这是我一直以来的愿望。”赵德刚说。他认为作为一名科研人员，要做的是跟随国家需要去寻找自己的方向。

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，而光电子领域则包括激光及其相关产品。在学习于電子科技大学期间，赵德刚发现中国对半导体器件需求巨大，但国际上生产该类器件所需原材料尚未成熟。这也是他选择氮化镓光电子材料与器件研究的原因之一。

氮化镓是一种继硅、砷化镓之后第三代半导体，其特点是具有从近红外到深紫外全波段覆盖的大量可利用能量范围，同时具备良好的热稳定性、高抗击穿性能和耐腐蚀能力，在现代通信技术发展中具有重要意义。目前基于氮化镓材料的大功率蓝色发明二极管已经广泛应用于照明产业，对改善人们生活环境起到了积极作用。而日本学者赤崎勇、天野浩和中村修二因发明“高效蓝色发明二极管”获得了2014年的诺贝尔物理学奖。

作为另一种高端应用的物质，即使是世界级别专家的科学家也面临着挑战。要制作出能够实现精确控制输出辐射强度而不损害设备本身性能的小型激光设备，就必须生长出高质量的氮化镓薄膜。但由于缺乏合适衬底，这一直是全球各国科学家的共同难题之一。“要做出蓝色激浪机，我们必须首先解决如何生长出高质量的人造碳纳米管。”这是一个挑战性的目标，因为这意味着需要将人工制造出的碳纳米管置于超高速旋转轴上，以便形成均匀分布并最终达到想要的一致性，从而提升其性能至足够接近自然界中的碳纳米管。

然而，由于当时还没有合适的人造碳纳米管，这个项目遭遇了一系列障碍。一开始，他们尝试使用现有的方法，但结果并不理想。当他们意识到问题所在后，他们决定改变策略，将注意力集中在更好地理解这些复杂过程以及如何通过精心设计来提高成功率。此举要求他们重新审视已知数据，并根据新的见解进行调整，以此不断优化学法，使其更加有效地产生有用的产品。这项努力最终导致了一系列创新技术，其中包括开发一种新的方法来控制粒子运动，从而减少失误并提高整体效果。

经过数年的艰苦努力，最终他们成功地创造出了第一个可以用于生产商业产品的人工制造出的碳纳米管。这一突破不仅为整个行业提供了前所未有的可能性，而且还帮助证明了通过精细调控单个粒子的行为，可以实现以前认为是不可能的事情。此举立即引起了国际社会广泛关注，并被誉为这一领域的一个重大进展，为我们揭示了原子层面的物理现象提供了解释，为未来可能出现的问题预留空间，还为解决一些看似无解的问题打开了解决之道。在这个过程中，他们仍然保持着谦逊的心态，不断学习新知识，不断探索新途径，以期推动自身以及整个行业向前迈进。