2015年國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)獲得者的科研方法

科學(xué)家概況

2016年1月8日，江風(fēng)益教授及他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)由于所研發(fā)的“硅襯底高光效Ga N基藍(lán)色發(fā)光二極管”項(xiàng)目而獲得2015年國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)中唯一的一等獎(jiǎng)。江風(fēng)益，1984年畢業(yè)于吉林大學(xué)物理系，1989年中科院長(zhǎng)春物理所碩士畢業(yè)，特別是硅襯底的創(chuàng)造性發(fā)展LED技術(shù)路線，在很短的時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，改變國(guó)外壟斷局面，核心技術(shù)的LED照明在中國(guó)領(lǐng)導(dǎo)研究和行業(yè)的發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)。

科研方法透視

扎實(shí)的理論基礎(chǔ)

江風(fēng)益教授先就讀于吉林大學(xué)物理系原子核物理專業(yè)，后考取碩士后攻讀的是中科院長(zhǎng)春物理所固體發(fā)光專業(yè)。原子核物理專業(yè)為江風(fēng)益教授打下了良好的物理學(xué)基礎(chǔ)。之后，江風(fēng)益教授又在傳統(tǒng)的LED制造中開始了長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的研究，為其發(fā)明進(jìn)行理論準(zhǔn)備。不積跬步無(wú)以至千里，不積小流無(wú)以成江海。只有經(jīng)過(guò)扎實(shí)的理論基礎(chǔ)的積累，才能為實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。理論是重要的，因?yàn)闆](méi)有革命的理論，就不會(huì)有革命的運(yùn)動(dòng)。所有的理論基礎(chǔ)也只有回歸到了實(shí)踐的過(guò)程，它才會(huì)實(shí)現(xiàn)真正的價(jià)值。江風(fēng)益教授正是深知這一點(diǎn)，所以他在科研之前就進(jìn)行了大量的基本理論的積累，為實(shí)踐奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

強(qiáng)調(diào)實(shí)踐

實(shí)踐決定認(rèn)識(shí)的來(lái)源、動(dòng)力、目的、檢驗(yàn)真理性的唯一標(biāo)準(zhǔn)。認(rèn)識(shí)有可重復(fù)性，追求真理是一個(gè)永無(wú)止境的過(guò)程，需要我們與時(shí)俱進(jìn)，開拓創(chuàng)新，在實(shí)踐中檢驗(yàn)和發(fā)展真理因而進(jìn)行科研我們必須要通過(guò)實(shí)踐去進(jìn)行驗(yàn)證，否則我們只是“紙上談兵”。科學(xué)探索是無(wú)止境的，1907年，Henry Joseph Round在碳化硅首次觀察到電致發(fā)光現(xiàn)象。1936年，George對(duì)硫化鋅粉末發(fā)光發(fā)表了一份報(bào)告。20世紀(jì)的50年代，英國(guó)科學(xué)家發(fā)明了第一臺(tái)現(xiàn)代意義的LED。60年代末，砷化鎵襯底上使用磷化發(fā)明了第一臺(tái)可見紅光LED。70年代中期，磷化鎵作為光源，可發(fā)出黃色光。80年代早期使用砷化鎵磷化鋁使第一代高亮度LED誕生。第一次歷史性的藍(lán)色LED出現(xiàn)在90年代早期。后來(lái)超級(jí)氮化鎵LED亮度，創(chuàng)建能產(chǎn)生高強(qiáng)度的銦鎵氮綠色和藍(lán)色發(fā)光二極管。今天在LED市場(chǎng)上可以看到產(chǎn)生新穎的顏色，如亮綠色和粉紅色。硅襯底Led正是在之前無(wú)數(shù)次的實(shí)踐——認(rèn)識(shí)——實(shí)踐的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，江風(fēng)益教授正是在其發(fā)展中認(rèn)識(shí)到了它的發(fā)展趨勢(shì)并自己投身于科研的實(shí)踐中。

堅(jiān)持與拼搏

發(fā)展是新事物的產(chǎn)生和舊事物的滅亡。新事物在初期發(fā)展的過(guò)程中總會(huì)遇到各種各樣的障礙。但新事物有強(qiáng)大的生命力，擁有舊事物不具備的優(yōu)點(diǎn)。在科研的道路上，江風(fēng)益教授和他的團(tuán)隊(duì)也的確遇到了很多困難?？恐鴮W(xué)校60萬(wàn)元貸款，江教授開始了他的科研開發(fā)之路。但是他并沒(méi)有因此而受限，而是敢于實(shí)踐，利用所學(xué)所知將其付諸行動(dòng)，動(dòng)手研究、設(shè)計(jì)、組裝。

發(fā)展的方向是上升的、前進(jìn)的，但發(fā)展的道路是曲折的。解決了資金和設(shè)備的問(wèn)題，江教授在硅襯底LED的實(shí)際研發(fā)中又再一次面臨著前所未有的艱難險(xiǎn)阻。事物發(fā)展的狀態(tài)分為量變和質(zhì)變；量變是事物發(fā)展的必要準(zhǔn)備，只有在適度原則的基礎(chǔ)上，事物才有可能從量變向質(zhì)變方向轉(zhuǎn)變。江風(fēng)益教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)低估了項(xiàng)目的難度，認(rèn)為做300次實(shí)驗(yàn)就可以完成。事實(shí)上，在300次的實(shí)驗(yàn)之后，研究工作尚未開始，錢已經(jīng)花了90%。是繼續(xù)研究，還是放棄？

在這樣一個(gè)兩難的處境之下，江風(fēng)益教授心中燃起“必須一搏”熊熊烈火，激勵(lì)著他必須放手一搏。2000年，經(jīng)過(guò)1200次的實(shí)驗(yàn)中，藍(lán)色LED外延材料和藍(lán)色二極管終于成功開發(fā)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。如若江風(fēng)益教授在300次試驗(yàn)過(guò)后就此放棄，那么會(huì)有現(xiàn)在的碩果嗎？古人云：一日一錢，千日千錢，繩鋸木斷，水滴石穿。只有通過(guò)一步一步的、點(diǎn)點(diǎn)滴滴的積累，量變才有可能變?yōu)橘|(zhì)變，新事物才可能有所發(fā)展。

敢于超越的膽略、確立創(chuàng)新意識(shí)

物質(zhì)決定意識(shí)，意識(shí)對(duì)物質(zhì)具有能動(dòng)的反作用。江風(fēng)益教授正是擁有敢于超越前人科學(xué)研究的強(qiáng)大精神動(dòng)力才會(huì)支撐著他在硅襯底LED科研開發(fā)設(shè)計(jì)之路上越走越遠(yuǎn)，越走越堅(jiān)定?！案咝{(lán)色發(fā)光二極管”是由赤崎勇、天野浩和中村修二發(fā)明的，為此三人還獲得了2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。三位科學(xué)家的杰出貢獻(xiàn)在于，他們沖破了之前的技術(shù)。如何打破之前日本3位科學(xué)家建立的科學(xué)豐碑呢？這個(gè)問(wèn)題一直苦苦困擾著江風(fēng)益教授，他在苦苦思索之后，發(fā)現(xiàn)利用硅作襯底似乎可以做到價(jià)格適宜與功能齊全的同時(shí)滿足。然而由于硅和Ga N巨大的晶格失配和熱失配導(dǎo)致的外延膜龜裂、晶體質(zhì)量差，以及襯底不透明導(dǎo)致的出光效率低等問(wèn)題長(zhǎng)期未能解決，致使當(dāng)時(shí)業(yè)界普遍認(rèn)為，在硅上制備高光效Ga N基LED是不可能的。 但江教授卻要把不可能變成可能，開創(chuàng)前人沒(méi)有走過(guò)的道路。

這樣看起來(lái)似乎有點(diǎn)異想天開的觀點(diǎn)是前人所沒(méi)有的，但卻是一種突破與創(chuàng)新，開拓一種新的局面。創(chuàng)新對(duì)于科研的作用也是至關(guān)重要的，在信息與技術(shù)迅猛發(fā)展的年代，只有不斷地解放思想，與時(shí)俱進(jìn)，用發(fā)散思維進(jìn)行思考，才能取得新的碩果。

堅(jiān)定的信仰個(gè)人理想和社會(huì)理想密切相關(guān)，社會(huì)理想是個(gè)人理想的凝練和升華。當(dāng)江教授提出研發(fā)硅襯底LED時(shí)，不少質(zhì)疑聲不絕于耳。但江風(fēng)益教授始終堅(jiān)信著：這不僅是自己的夢(mèng)想，更是中國(guó)夢(mèng)的一部分。于是“不唯書、不唯上、不唯洋，只唯實(shí)”一股強(qiáng)烈的民族自尊感在他心中噴涌而出，他毅然決然地投入到硅襯底LED研究當(dāng)中去?？梢哉f(shuō)他志比精金，心如磐石。

這讓我不由得想起另一位科學(xué)家-錢學(xué)森。出國(guó)留學(xué)并在美國(guó)取得優(yōu)異成績(jī)的錢學(xué)森在新中國(guó)成立后積極要求回國(guó)參加建設(shè)，即使是困難重重，他也決不放棄。他為新中國(guó)在太空領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展貢獻(xiàn)出了自己的一份力量。江風(fēng)益教授也是如此，擁有強(qiáng)烈的民族自尊感和愛(ài)國(guó)情懷，將個(gè)人理想與社會(huì)理想很好地結(jié)合在一起了，做到了為中華民族之崛起而奮斗。

結(jié)語(yǔ)

2015年國(guó)家技術(shù)發(fā)明取得了巨大的成功，科學(xué)研究方法發(fā)揮了重要作用。他們不僅擁有扎實(shí)而廣博的理論基礎(chǔ)而且也敢于超越、腳踏實(shí)地。他們?cè)诮?jīng)驗(yàn)上創(chuàng)新，用堅(jiān)持拼搏打敗失誤，日積月累，最終得到大的成就；懂得將個(gè)人夢(mèng)想與“中國(guó)夢(mèng)”進(jìn)行結(jié)合，為“中國(guó)夢(mèng)”的實(shí)現(xiàn)再添一把助力。正是因?yàn)樗目蒲谢谏鲜龅母鞣N優(yōu)良品質(zhì)和科學(xué)的研究方法所以才能得以實(shí)現(xiàn)，而這個(gè)科研成果推動(dòng)了中國(guó)構(gòu)建完全自主的LED產(chǎn)業(yè)，也為整個(gè)世界LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.18.036