科研路遠 永志勿忘
——記中山大學電子與信息工程學院副教授沈巖

□ 于曉杰

白云山高，珠江水長。吾校矗立，蔚為國光。坐落在中國廣東省廣州市的中山大學，有著一百多年的辦學歷史，在一個多世紀的歷史沿革中為我國培育了無數(shù)的科研人才，而這里便是沈巖科研夢想孕育而生的地方。

從事科學研究最大的樂趣是什么？在這個常談常新的問題里，青年科學家沈巖有他獨特的解讀方式。

在他的眼中，科學研究一定要有一個長遠的核心目標，在努力達到這一核心目標的過程中，科學家勢必會發(fā)現(xiàn)很多有意思的物理現(xiàn)象，身處其中，開拓創(chuàng)新，對于他們來說便是最大的樂趣。他幽默地說：“研究人員就像一只老母雞，在去往自己目的地的過程中，可以在沿途中觀看到很多風景，每產(chǎn)生一個的科研成果、發(fā)現(xiàn)一個新的科研物理現(xiàn)象，就等于下了一個蛋，以此積少成多，獲得累累科研碩果?！?/p>

“科研的每一步都要擲地有聲。”沈巖說。在如今日漸浮躁的科研環(huán)境中，摒除一切浮躁及功利心，踏踏實實、一步一個腳印扎根自己所從事的研究領域，為領域的發(fā)展做出貢獻，便是他一直在堅守的科研信念。在微納結(jié)構(gòu)電子光子與器件研究領域中前行多年，他正是憑著自己扎實的科研基礎以及永不動搖的科研信念，在過渡金屬及其氧化物的材料制備與晶體結(jié)構(gòu)調(diào)控，序結(jié)構(gòu)材料設計、制備與光電效應，微納結(jié)構(gòu)光電特性原位表征技術(shù)等方面的研究中步步前行，取得了一系列亮眼的成績。

無心插“柳”，“柳”成蔭

物理世界變幻莫測，從一開始就令沈巖神往。高考時，他以優(yōu)異的成績考入中山大學材料物理專業(yè)，開始在他夢寐以求的物理海洋中求索、徜徉。最初，沈巖的夢想是希望將來能在學生管理以及學生工作方面有所發(fā)展，但在機緣巧合之下，他的人生方向逐漸開始轉(zhuǎn)變，慢慢步入了研究領域。

大學二年級，沈巖在參加競選學生干部的演講時，遇到了他如今所在團隊的領導人鄧少芝教授。當時，鄧少芝正是演講比賽的評委，初見沈巖，她對其嚴謹?shù)乃季S、出色的口才留下了深刻的印象，并建議沈巖大三的時候可以來她所在的實驗室體驗一下。大三時期，沈巖抱著試試看的想法走進了實驗室，原本從未想過步入科研領域的他，在進入實驗室之后，慢慢被實驗室的氛圍以及導師的人格魅力所深深吸引，因此下定決心向著學術(shù)方面發(fā)展。本科畢業(yè)后，沈巖選擇了繼續(xù)留校深造，師從中國科學院院士許寧生，開展了全新的科研探索。作為沈巖的科研領路人，許寧生淵博的科學知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、低調(diào)的行事風格、深邃的科研見解以及大家學術(shù)風范令他印象尤為深刻，在許寧生的引領下，沈巖開展了全新的科研探索之旅，并順利獲得了材料物理與化學專業(yè)博士學位。

孜孜不倦，開展科研探索

目前，沈巖的主要研究方向集中在真空自由電子、光子及其光電器件的相關領域，而這一領域面臨的主要瓶頸就是：如何在保持低能耗的同時又能產(chǎn)生高功率的真空電子器件。現(xiàn)如今，科學家在這一領域的研究中普遍采用的是場致電子發(fā)射，使用的是納米冷陰極材料，但矛盾的是，這種材料通常產(chǎn)生不了高功率，如果將其輸出的功率向上提，材料性能很容易失效。

如何解決這一問題呢？根據(jù)多年的研究經(jīng)驗，沈巖有屬于自己的獨特見解。他認為，解決這一問題應從兩方面著手：首先從材料的角度來說，發(fā)展性能更高、可靠性更好的新材料來替代舊材料；其次就是從現(xiàn)有的電場驅(qū)動的前提下，探討新的激勵模式，比如光等。

帶著對這一問題的思考，沈巖成功申請了國家自然科學基金青年項目“鉬及其氧化物微納結(jié)構(gòu)單晶體的制備方法與物理特性研究”。在這一項目中，他將從材料角度出發(fā)，把發(fā)展一種新型的高熔點金屬微納結(jié)構(gòu)作為目標，將目光聚焦在了鉬的各種微納結(jié)構(gòu)單晶體的制備、表征及生長機制研究中，試圖從探索這一金屬元素的物理特性為過渡金屬材料在真空微納電子、光子器件中的應用而貢獻力量。

生活中，過渡金屬并不常見，因為大多數(shù)過渡金屬都以氧化物或硫化物的形式存在于地殼中，只有金、銀等幾種單質(zhì)可以穩(wěn)定存在。鉬位于第五周期，屬于典型的第二過渡系金屬。它具有高熔點、高熱導、高電導的特點，同時還表現(xiàn)出良好的化學和熱穩(wěn)定性。鉬有兩種最穩(wěn)定、最常見的氧化物，其中，二氧化鉬是一種金屬氧化物，具有良好的電導性；三氧化鉬是一種寬帶隙半導體，具有良好的光致和電致變色特性。以上這些物理特性使鉬及其氧化物的微納結(jié)構(gòu)可能被用作場發(fā)射、超級電容器、發(fā)光器件、表面等離激元共振、鋰電池、傳感器等微納光、電子特性研究領域的核心材料。

為了滿足微納光、電子材料研究和器件應用的需求，現(xiàn)階段的發(fā)展需要制備得到尺寸在0.1μm～100μm的鉬及其氧化物微納結(jié)構(gòu)單晶體，并使材料獲得高熔點、高電導、高熱導、強可加工性和突出的化學、熱穩(wěn)定性。目前相關研究的瓶頸在于：缺乏一種可以獲得高品質(zhì)、高性能微納結(jié)構(gòu)單晶體的可控制備技術(shù)，以及缺乏對材料外觀形貌、結(jié)晶質(zhì)量、生長取向以及體積尺寸的有效調(diào)控手段。而想要實現(xiàn)這一目標，就對實驗設備提出了更高的要求。

最初來到實驗室時，沈巖就接觸到了整個實驗室最古老的設備——一臺20世紀60年代的光學鍍膜儀。當時，實驗室鼓勵科研人員對這一設備進行改造，從那時開始，沈巖及其科研伙伴們就逐漸養(yǎng)成了根據(jù)實驗目的對實驗設備創(chuàng)新改造的能力，最終成功設計并制造了一臺適用于單晶鉬微納結(jié)構(gòu)生長的高真空熱蒸發(fā)系統(tǒng)。此外，還發(fā)展了如光電共驅(qū)動電子發(fā)射的原位表征裝置等多個研究平臺。利用自己設計的設備，沈巖已在國際上首次制備出了毫米級的單晶鉬結(jié)構(gòu)，這對真空微納光子電子器件的發(fā)展有著特殊的意義。所報道的高質(zhì)量新型微納結(jié)構(gòu)，被國內(nèi)外多個研究組多次作為代表性材料正面引用。

在自身不斷地努力下，沈巖取得了豐碩的研究成果，在各類SCI期刊上發(fā)表論文數(shù)十篇，包括以第一作者發(fā)表的中國科學院JCR-SCI大類一區(qū)的TOP期刊數(shù)篇。相關成果豐富了該領域?qū)Ω呷埸c金屬納米結(jié)構(gòu)及光電特性的認知，獲國內(nèi)外同行普遍認可，曾獲邀國內(nèi)核心會議做邀請報告，國際會議多次做口頭報告，并獲國際會議論文最佳張貼海報獎。此外，其作為項目負責人主持項目若干項，作為學術(shù)骨干參與項目多項，含國家級重點項目4項，總立項金額超過3000萬元。

團隊共行，創(chuàng)新開拓不息

作為一名青年研究者，除了自身要具備對于科學研究發(fā)自內(nèi)心的熱愛以及科研創(chuàng)新的能力外，團隊的引領與支撐也起著至關重要的作用。這一點，沈巖體味尤深。在他的眼中，“對待科學研究時刻保有極大的熱忱，從事研究工作低調(diào)、務實、認真、嚴謹”是科研團隊多年來所承襲下來的傳統(tǒng)，而團隊成員對于科研的堅持與篤定也給予了他潛移默化的影響并賦予了他不斷科研開拓的決心與動力。

對于今后的研究之路，沈巖也有屬于自己的規(guī)劃。在國家自然科學基金青年項目支撐下，他希望能夠真正制備出高質(zhì)量的單晶鉬微納結(jié)構(gòu)，在這一基礎之上，獲得大尺寸、高品質(zhì)、高性能的鉬及其氧化物微納結(jié)構(gòu)的單晶體，為微納光電子學領域的發(fā)展提供材料與制備技術(shù)儲備。除此之外，他還將探索在光電耦合作用下的真空電子發(fā)射的物理模型和物理規(guī)律，在自己所在的領域中取得更多突破。

科研無涯，人不能窮盡所有問題，但可以在不懈求索中找到人生的樂趣，實現(xiàn)生命的價值?？蒲新仿?，今后的挑戰(zhàn)還有更多，作為一名熱忱、包容、務實的科研工作者，沈巖早已迫不及待深入這茫茫科研之海。