肖貞林

2005年與導(dǎo)師王占國院士（左一）在一起

2020年5月，美國再次發(fā)動(dòng)了針對(duì)華為的芯片戰(zhàn)爭，繼2019年對(duì)華為實(shí)行出口管制之后進(jìn)一步限制其使用美國技術(shù)軟件設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的半導(dǎo)體。而在2018年，美國商務(wù)部就曾對(duì)中興實(shí)施制裁令，禁止美國公司向中興通訊銷售零部件、商品和技術(shù)等。從中興到華為事件，中國在半導(dǎo)體方面被“卡脖子”的問題越來越突出?！霸诎雽?dǎo)體芯片領(lǐng)域，我國從裝備、材料到器件，以及集成系統(tǒng)，全部受到國外的限制?！睂O捷頓足道。

事實(shí)上，自近期回國后，孫捷就一直致力于組建課題組開展半導(dǎo)體微型LED顯示及二維半導(dǎo)體材料和器件的研究。關(guān)于前者，他十分具有前瞻性地說：“未來的顯示技術(shù)很有可能就是第三代半導(dǎo)體集成顯示?！倍P(guān)于后者，他則語重心長地說：“我們?nèi)缃竦陌雽?dǎo)體技術(shù)已經(jīng)不可否認(rèn)地落后于國外很多，但在下一代的半導(dǎo)體技術(shù)方面，我們與國外是站在同一起跑線上的，如果我們能夠率先實(shí)現(xiàn)突破，就能徹底擺脫被動(dòng)局面?！?/p>

千淘萬漉雖辛苦

如今孫捷能在這種關(guān)鍵時(shí)刻帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)站在科技前沿，是因?yàn)樵诖酥八?jīng)歷了20多年的磨煉與積累。

將時(shí)光倒回到15年前，那時(shí)的孫捷正在我國半導(dǎo)體材料學(xué)發(fā)源地，林蘭英院士親手創(chuàng)建的中國科學(xué)院半導(dǎo)體所半導(dǎo)體材料實(shí)驗(yàn)室?guī)煆耐跽紘菏抗プx博士學(xué)位，有幸被王院士派往瑞典隆德大學(xué)繼續(xù)攻讀半導(dǎo)體器件方向的雙博士學(xué)位。在那里，他有機(jī)會(huì)接觸到之前在國內(nèi)很難親手操作的如電子束光刻等設(shè)備，通宵做實(shí)驗(yàn)對(duì)他來說是家常便飯。有時(shí)候，實(shí)驗(yàn)做到半夜，警報(bào)器突然響了起來，原來是做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候不小心碰到了窗戶的報(bào)警裝置。“時(shí)間長了，學(xué)校的保安都認(rèn)識(shí)我了。”孫捷笑道。在4年的努力下，孫捷的科研能力得到了迅速提升，到了畢業(yè)答辯的時(shí)候，學(xué)校甚至請(qǐng)來了美國電子輸運(yùn)領(lǐng)域的著名專家J.Bird教授做他的答辯對(duì)手。

獲得肯定的孫捷不甘心止步于此，博士畢業(yè)的他前往瑞典查爾姆斯理工大學(xué)微米技術(shù)與納米科學(xué)系量子器件物理實(shí)驗(yàn)室從事博士后研究，有幸與諾貝爾物理委員會(huì)主席在同一實(shí)驗(yàn)室工作，并在之后留在該實(shí)驗(yàn)室從助理教授一路做到副教授（終身教職）?！霸谶@期間，我除了繼續(xù)博士期間關(guān)于半導(dǎo)體材料與器件方面的研究外，還進(jìn)行了二維材料石墨烯的開發(fā)。”就在大家都在從事對(duì)石墨烯本身的基礎(chǔ)研究時(shí)，孫捷結(jié)合自己的專業(yè)，通過化學(xué)氣相沉積研制石墨烯，并獨(dú)辟蹊徑，將其與第三代半導(dǎo)體氮化鎵結(jié)合，應(yīng)用于芯片領(lǐng)域?！拔抑攸c(diǎn)研究的是石墨烯薄膜的大規(guī)模制備，因?yàn)橹挥醒邪l(fā)出薄膜才能使其與芯片材料兼容?！痹诋?dāng)時(shí)，孫捷是查爾姆斯理工大學(xué)有史以來首個(gè)進(jìn)行石墨烯在半導(dǎo)體應(yīng)用芯片方面研究的學(xué)者，也是世界上首個(gè)在氮化鎵上直接生長石墨烯的研究者。

作為一名具有極強(qiáng)前瞻性與開創(chuàng)能力的研究者，孫捷還在查爾姆斯理工大學(xué)開設(shè)了世界上首門關(guān)于石墨烯的慕課課程，并將其發(fā)布于美國EDX.org平臺(tái)。然而就在研究工作和教育課程進(jìn)行得如火如荼的時(shí)候，孫捷卻意識(shí)到一直以來人們對(duì)石墨烯的認(rèn)知有誤區(qū)，高估了它在芯片上的作用?！八鼘?shí)際上是導(dǎo)體，這就意味著它不能在芯片研制過程中發(fā)揮主要作用，而只能服務(wù)于半導(dǎo)體?！睘榱俗尪S材料在芯片研發(fā)中發(fā)揮核心作用，孫捷轉(zhuǎn)變方向，開始致力于用MOCVD技術(shù)生長新型的二維半導(dǎo)體材料。

吹盡狂沙始到金

中興事件發(fā)生不久，不管是國內(nèi)還是國際都將目光關(guān)注在我國的半導(dǎo)體技術(shù)及芯片研發(fā)領(lǐng)域。孫捷毅然決定離職回國，以國家級(jí)人才身份進(jìn)入福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院平板顯示國家地方聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。彼時(shí)著名顯示專家——福州大學(xué)嚴(yán)群教授正致力于微型LED顯示領(lǐng)域的研究，希望在退休之前使氮化鎵微型LED顯示在我國率先實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。兩人一拍即合，共同加入新成立的中國福建光電信息科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，也就是僅有的4個(gè)福建省實(shí)驗(yàn)室之一——閩都創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行氮化鎵微型LED顯示和通過MOCVD技術(shù)生長二維材料并應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片兩方面的研究。

目前在氮化鎵微型LED顯示方向，孫捷及其研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功研制出了高分辨率的微型顯示器的樣機(jī)?！拔覀兘酉聛淼闹饕ぷ骶褪菍⒍S半導(dǎo)體與通過氮化鎵研發(fā)的微顯示器結(jié)合，將顯示和驅(qū)動(dòng)電路單片集成起來?！倍@方面需要他們首先用MOCVD技術(shù)將二維半導(dǎo)體生長好，然后才能將其用作微型LED顯示器電路的核心材料。

“但是在當(dāng)前的國際環(huán)境中，從國外購買二維材料MOCVD設(shè)備不可能實(shí)現(xiàn)?！睂O捷皺眉說道，“國外的生產(chǎn)廠家想賣，但外國政府卻下達(dá)了禁運(yùn)令?！敝刂刈璧K的情況下，孫捷決定通過聯(lián)合國內(nèi)有能力的廠家，自主設(shè)計(jì)制造國產(chǎn)MOCVD設(shè)備來生長二維材料，推動(dòng)大型半導(dǎo)體裝備的國產(chǎn)化。設(shè)備有了，“然而由于剛起步，目前國際上尚無現(xiàn)成的MOCVD二維材料的高晶格質(zhì)量可控生長方法?！币虼私鉀Q二維材料生長的關(guān)鍵科學(xué)問題、突破核心技術(shù)成為了孫捷團(tuán)隊(duì)目前需要解決的問題。

在石墨烯應(yīng)用方面，孫捷承擔(dān)了國家級(jí)項(xiàng)目“GaN外延片直接CVD生長免轉(zhuǎn)移石墨烯及其在LED中的電極和散熱應(yīng)用”。“關(guān)于石墨烯生長的實(shí)驗(yàn)其實(shí)有其他研究者在做，但我們和他們有很大的區(qū)別?！睂O捷進(jìn)一步解釋，原來其他課題組研制的石墨烯是在其他襯底上生長的，然后再將其轉(zhuǎn)移到氮化鎵上。“轉(zhuǎn)移技術(shù)和半導(dǎo)體平面工藝是不兼容的，因此轉(zhuǎn)移過程中石墨烯不可避免地會(huì)發(fā)生污染、褶皺、破損?！倍鴮O捷團(tuán)隊(duì)研制的石墨烯則是直接在氮化鎵上生長的，這正是因?yàn)閷O捷是世界上第一個(gè)研究石墨烯在氮化鎵晶圓上生長技術(shù)的人，掌握著核心技術(shù)讓他擁有了先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

值得一提的是，幾年以前，孫捷還主持了一項(xiàng)關(guān)于石墨烯研制的光電器件在太赫茲領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)研究項(xiàng)目。在當(dāng)時(shí)，該項(xiàng)目得到了瑞典高等教育合作署的支持。在項(xiàng)目開展過程中，孫捷作為海外華僑，還出面牽頭促成了國內(nèi)高校校長和查爾姆斯理工大學(xué)校長的會(huì)見，并且瑞典高等教育國際合作署也專門派了官員來中國進(jìn)行合作訪問，極大地促進(jìn)了中瑞兩國的學(xué)術(shù)交流。

無論是如今的閩都創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，還是當(dāng)年的中瑞合作項(xiàng)目，孫捷的發(fā)心都是為了促進(jìn)我國科研的發(fā)展，如今回到國內(nèi)并任職于福州大學(xué)，他開始從更多角度關(guān)注我國科技的發(fā)展。

路漫漫其修遠(yuǎn)兮

孫捷在隆德大學(xué)

如今孫捷在福州大學(xué)擔(dān)任博士生導(dǎo)師，國內(nèi)外兩個(gè)階段的教學(xué)科研經(jīng)歷讓他能夠以橫向?qū)Ρ鹊姆绞接^察學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格。他發(fā)現(xiàn)，在同等層次的學(xué)校中，國內(nèi)外學(xué)生的個(gè)人素質(zhì)和能力其實(shí)是差不多的，“他們的主要差距在思維方式和做事風(fēng)格上”。在國外授課的過程中，學(xué)生會(huì)在課堂上提出不同的看法，甚至和老師進(jìn)行辯論，而國內(nèi)的學(xué)生則更多地選擇接受老師的觀點(diǎn)?！捌鋵?shí)還是應(yīng)該培養(yǎng)他們獨(dú)立思考的能力，在科研上，過分地尊重權(quán)威是很難有創(chuàng)新的?！睂O捷一語中的。

除此之外，孫捷還提出了關(guān)于科研管理的一些想法。他希望能夠在符合我國自身文化屬性的基礎(chǔ)上簡化大學(xué)行政管理的流程。其次，他認(rèn)為大學(xué)作為一個(gè)國家科研發(fā)展的重要部分，應(yīng)該配備具有足夠高學(xué)歷及水平的工程師團(tuán)隊(duì)。最后，他提出，高效的流程和優(yōu)秀的工程師團(tuán)隊(duì)，再加上課題組之間良好的合作關(guān)系，將會(huì)更好地推動(dòng)我國科研領(lǐng)域的發(fā)展。

如今，孫捷依然記得自己本科即將畢業(yè)的那天下午，他跟隨大連理工大學(xué)的胡禮中教授通過傳統(tǒng)液相外延技術(shù)做第二代半導(dǎo)體砷化鎵的生長。按照以往的經(jīng)驗(yàn)，襯底上將會(huì)出現(xiàn)平面結(jié)構(gòu)的單晶薄層，結(jié)果孫捷眼前卻生長出了島狀結(jié)構(gòu)的砷化鎵。那次意外的發(fā)現(xiàn)徹底引起了孫捷對(duì)半導(dǎo)體研究的興趣。但那時(shí)候的他或許不曾想到，自己將會(huì)用一生的時(shí)光進(jìn)行半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究，并且在如今站上科技的前沿，為推動(dòng)我國半導(dǎo)體芯片技術(shù)的進(jìn)步發(fā)光發(fā)熱。