囊螢映雪發(fā)光亮 南方之強鑄晶魂
——記廈門大學物理科學與技術學院教授康俊勇及其團隊

□ 王 涵

2010年4月12日，康俊勇在調試原位半導體納米結構綜合探測系統(tǒng)。

如果有人問你“這個時代最具代表性的生產(chǎn)材料是什么”，你會毫不猶豫地回答“是半導體”嗎？

半導體的重要性不言而喻，它甚至被譽為世界上第4大重要發(fā)明。我們每天劃的手機、用的電腦、看的電視、聽的音響、照的燈光，里面都有半導體元件，可以說如果沒有它，就沒有現(xiàn)代世界里的輕巧又好用的高科技產(chǎn)物。21世紀，半導體材料及其應用已經(jīng)成為衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展、科技進步和國防實力的重要標志。

自半導體材料被發(fā)現(xiàn)并逐漸大顯身手以來，一代又一代半導體人前赴后繼，不斷開發(fā)出新的半導體材料、器件以及系統(tǒng)，以應對瞬息萬變的時代需求。以廈門大學物理科學與技術學院教授康俊勇及其團隊為縮影的“廈大半導體人”耕耘其中，且憑借多年傳承底蘊、致力創(chuàng)新，逐漸走出了自己的特色。

承接底蘊 自強奮進

這是一個與光和亮有關的自強故事。

“自強！自強！學海何洋洋！誰歟操鑰發(fā)其藏……吁嗟乎！南方之強……”東南之濱，鷺江水畔，五老峰下，有著“中國最美麗的校園之一”美譽的廈門大學上空回蕩著這樣一支催人奮進的曲子，它是廈大人多年奮斗的精神提煉。

廈大人對光和亮的探索熱情由來已久，早有沉淀。囊螢樓、映雪樓，從一棟又一棟以古代艱難環(huán)境下追索光明的成語故事而命名的建筑里就可以對此感受一二。作為一名“土生土長的廈大人”，康俊勇無論是對廈大多年沉積的文化底蘊，還是對廈大人艱難環(huán)境下追求光明的歷程都有深刻的體會。

斑駁發(fā)黃的實驗室墻壁、懸掛在墻壁上的多排黑色圓形膠木插座和閘門開關、碩大的X-Y記錄儀和一些簡單的小型儀器……這些記錄歲月滄桑的物件構成了康俊勇研究生開啟半導體研究時的最初影像，但他心里清楚，就這樣的條件，也是黃啟圣教授等前輩們在風雨飄搖的艱難歲月中憑借堅韌的毅力積累下來的。

站在前人的肩膀上，為推動科研進一步發(fā)展，探索出一片新的天地，康俊勇可謂是拼盡了全力。難忘碩士論文研究期間，他每天用熱水瓶到化工廠排隊買液氮，中午開始粗測樣品中的深能級；眼看著研究進展順利，卻突然遭遇制冷機老化的密封橡皮圈漏氣，嘗試借用其他組進口的新制冷機均以失望告終；在窮盡C-V特性、I-V特性、深能級瞬態(tài)譜等但凡能用的一切手段后，遺憾地發(fā)現(xiàn)難以獲得完整的數(shù)據(jù)，幾經(jīng)折騰挽救，仍然無力回天。當一個又一個困難撲面而來，重壓之下的康俊勇仍不放棄。他選擇沉著地應對挑戰(zhàn)，并做了一系列的工作，包括改造國產(chǎn)深能級瞬態(tài)譜儀，建立可完成寬脈沖注入的新深能級瞬態(tài)譜系統(tǒng)，設計和制作恒電容電壓瞬態(tài)譜測試設備等。完成測試設備的建設后，為繼續(xù)完成研究，他連續(xù)3個月基本上都在實驗室里度過，幾乎沒睡過一個完整的覺，單記錄用X-Y紙疊起來就有40多厘米高，最終圓滿完成了論文研究。

畢業(yè)留校工作后，康俊勇籌劃著系統(tǒng)且深入地開展AlGaAs的研究。兩年后他考取了廈大半導體物理與器件物理專業(yè)的博士生。在黃啟圣教授的經(jīng)費支持下，他開始使用不同單位的設備系統(tǒng)性地研究不同摻雜的AlGaAs熒光譜。博士生二年級，他爭取到了赴日本東北大學完成中日聯(lián)合培養(yǎng)博士論文的留學機會。

這是一段自尊和夢想交織激蕩的經(jīng)歷。20世紀90年代初，日本Si、GaAs等半導體材料的生長技術已爐火純青?？悼∮滤诘娜毡緰|北大學金屬材料研究所福田研究室基于高校僅適合與產(chǎn)業(yè)互補的觀點，正準備改行從事激光晶體生長研究，而康俊勇立志于該研究室實力最強的磁場中半導體生長研究。在孤立無援，沒有任何設備條件支撐的情況下，他克服重重困難，自己搭建出完整的生長系統(tǒng)，并獨立地完成研究工作，最終完成了在8特斯拉強磁場下生長InSb:Te晶體、GaInSb混晶的工作。這一工作至今仍無人超越。

2007年8月7日，陪同時任教育部部長周濟等人到工程中心實地指導與交流。

師夷長技以自強，學成歸國的康俊勇更深刻領悟打鐵還需自身硬的道理。回到廈大后，他欣喜地看到相關領導對設備平臺搭建的重視和所做的努力，從MOCVD生長設備的搭建到邀請王啟明院士來廈大商討半導體生長設備建設相關事宜等?？上驳氖菑B大當時計劃建設半導體薄膜生長系統(tǒng)，成立半導體光子學研究中心，而康俊勇肩負重托，承擔起了這一中心的建設工作。為此，他竭盡全力：小到一根管的接縫、大到氫氣房的建設，每一個元件、每一個方案、每一種后果，他都帶領團隊做了充分的考慮和嚴謹?shù)恼撟C。每一項工藝、每一個環(huán)節(jié)、每一個步驟，他們都反復推敲，不敢有絲毫疏漏。就這樣，在強大的支持和阻力的共同作用下，他們先后完成了潔凈室的水、電、氣、排風、尾氣處理改造，氫氣房建設以及MOCVD、MBE、UHV-CVD、電子束鍍膜機等設備的建設等。這些平臺設備的搭建為廈門大學半導體學科的未來發(fā)展播撒了希望的種子。

“當年輕的教師用我們的MOCVD設備生長出高質量的藍光LED晶片時，當研究生們制備出高性能大功率的藍色LED管芯時……我才逐漸體會到這藍色的夢也是50年前學長們理想的延續(xù)，也是這片土地上百姓的眾望。在這藍色的時空中，我似乎看到了一群白色的雛鴿閃耀著青色的光芒，飛向紫色的遠方?！痹趶B門大學半導體學科建設50周年的紀念冊上，康俊勇寫下了這段話。字里行間可以體會到他是一個兼具理工嚴謹思維邏輯又心思細膩、飽含情懷的人，就是這樣一個人，將自己多年身居廈大感受到的品質底蘊放注在自己攻關克難的科研經(jīng)歷中，就像指明燈帶領著自己和團隊披荊斬棘，收獲了成長，也收獲了研究成果惠及一方的夢想。

創(chuàng)新探索 御光飛行

2017年，由康俊勇團隊主導并聯(lián)合多家企業(yè)的“多場調控化合物半導體量子結構關鍵技術及其固態(tài)光源應用”項目在取得2017年度廈門市科學技術進步獎一等獎殊榮后，再次榮獲福建省科學技術進步獎一等獎，且均位列首位。這是近年來，康俊勇團隊在科研領域摘取的又一碩果。在這一項目研究過程中，他們以“創(chuàng)新”為劍，開了很多技術先河，如創(chuàng)新開發(fā)了分層生長技術，創(chuàng)新采用了共格應變窄量子阱結構，創(chuàng)新開發(fā)了軌道工程結構材料增進正面出射光躍遷的技術等。事實上，這樣大刀闊斧的創(chuàng)新探索，是他們的常態(tài)。

不像對半導體集成電路的預言有摩爾定律可循，半導體LED的核心結構——有源層已悄然地從微米進入納米量級；半導體人已率先在LED材料和器件中“玩轉”了原來人們認為高不可攀的量子力學，使LED研發(fā)成為半導體科學的一道天際線，而康俊勇和他所在的團隊憑借多年在前沿領域的創(chuàng)新探索，早就已經(jīng)成為信步在這條天際線上的探索者。

1997年回國伊始，康俊勇就毅然投身可發(fā)射藍紫光Ⅲ族氮化物半導體的研發(fā)中，于是廈大半導體人有了自主研發(fā)的藍光和深紫外LED。成功并非來自偶然，早在廈大MOCVD設備建成之初，康俊勇團隊就為突破難以長成高質量單晶的難關做了系統(tǒng)布局，他們從研究AlGaN的缺陷入手，先后開展了一系列工作并取得了不錯的成果，之后的研究也是在曲折中不斷前進。

面對生長高質量二維量子結構的挑戰(zhàn)，康俊勇團隊選擇迎難而上，開展了AlN基半導體設計與關鍵外延技術研究等。在此基礎上，他們針對MOCVD構建高精度量子結構的難題，將外延生長特有的非平衡條件下的生長規(guī)律應用于二維量子結構的構建中，結果顯示GaN/AlN單分子層異質界面清晰陡峭，為高精度的量子結構制備及其性能的調控奠定了堅實的基礎。

為全面掌握AlN基氮化物的奇異特性，康俊勇安排了當時就讀的研究生蔡端俊、李金釵等開展了深入的探索研究。最初開展研究時，他們連計算機工作站都沒有，而用普通的個人計算機做第一性原理模擬計算耗時長，他們就采用手動逐點設置的辦法，直至計算結果接近收斂時，才啟動自動計算，從而節(jié)省了大量時間。

艱難困苦玉汝于成，艱苦條件下的執(zhí)著攻關為康俊勇及其團隊成員贏得了滿園碩果：

他們發(fā)現(xiàn)了薄膜相變的臨界厚度及其隨Al組分變化的規(guī)律，并從深層次分析了其電子結構起因及其極化場效應。同期，蔡端俊還與徐富春共同探索，突破了傳統(tǒng)俄歇能譜測量的范圍，開發(fā)了納米級高分辨應力和局域電場測量新技術，從而打開了認識AlGaN量子結構材料的新視角，為構建光電新材料和器件提供了新思路。蔡端俊的博士論文因此獲得福建省優(yōu)秀博士學位論文一等獎，并在競爭激烈的全國百篇優(yōu)秀博士學位論文評審中出線，進入物理學科的前10位而榮獲提名獎。李金釵因為成功制備了I-V特性良好、電致發(fā)光較強的深紫外LED，獲得福建省優(yōu)秀博士學位論文一等獎。陳珊珊因為開展了超大面積石墨烯化學氣相沉積生長、性質及應用研究，相關成果論文最終摘取了2013年全國優(yōu)秀博士學位論文。

投入相關研究20多年來，康俊勇帶領團隊銳意進取，先后研發(fā)出了首臺強磁場晶體生長設備、原位納米結構綜合測試設備、多結太陽能電池及各子電池交流電致發(fā)光測試方法和裝置、Laplace缺陷譜儀等；開發(fā)了納米級空間分辨率應變和電荷測試、新型紫外LED制備、Ⅱ型量子同軸線太陽能電池制備、大面積新型二維晶格和石墨烯生長等技術。他們駕光馭電獲得了一項又一項突破性進展，取得了一個又一個科研成果，也奠定了廈大半導體學科在國內物理學界的地位。在深紫外光源的研究方面，康俊勇帶領團隊先后在Mg和Si共摻超晶格p型AlGaN結構材料、超薄應變量子阱和自組織量子點結構紫外LED、高Al組分AlGaN光學各向同性量子結構材料、表面等離子激元耦合出光、樹葉脈絡形大功率氮化鎵基LED電極等多方面取得了突破性進展，被同行譽為“國內深紫外發(fā)光學研究第一人”。在新型太陽能電池研發(fā)方面，他們利用所掌握的精湛材料制備技術，將寬帶隙半導體調制到對太陽光中紅外線有效吸收，該成果2012年以“廈大研發(fā)新型太陽能光伏電池”為名被列入最新十二大太陽能光伏電池新技術并獲國際埃尼獎提名；在Si（111）7×7二維晶格和石墨烯等低維材料及其應用方面也取得多項重要的研究進展，獲得了國內外同行的高度評價?？悼∮孪群笤贜ature Materials、Advanced Materials、Nano Letters、Laser Photonics&Reviews等國際著名學術刊物上發(fā)表論文300多篇，他引約4500次；授權國家發(fā)明專利50多項。先后成為規(guī)模超千人的E-MRS SYMPOSIUM（2012）共同主席和多場國內外會議的主席、執(zhí)行委員會和組織委員會的委員等。

雖然碩果頻傳，但康俊勇及其團隊并沒有因此而滿足，帶著將紫外光子作為信息載體的夢想，懷抱將研究搬下高閣惠及普通老百姓的夢想，他們繼續(xù)御光飛行。

踐行夢想 惠及百姓

兒時的康俊勇常常穿梭徜徉在海岸和廈大校區(qū)流連忘返，大自然的造化、先人的造就，在他幼小的心靈里潛移默化成模糊的、美好的夢——建造家園，造福后人。夢想的種子早已種下，無論在什么時候都牽引著他前行。

求學時期的康俊勇興趣愛好廣泛，讀大學本科時，他常常擠出時間聽理論物理專業(yè)“高大上”的課程，被一些完美的體系所折服，而到了畢業(yè)實踐時，他卻選擇制作大眾需求比較多的分立元件黑白電視機?！半m說往返于‘天地’之間，既可享受九霄漫游的愉悅，又可體驗人間生活的樂趣，但強烈的差別還是帶來巨大的身心沖擊?！睅е芯勘仨殠訉W科發(fā)展且惠及一方百姓的心愿，這么多年來，他一直在以自己的方式踐行著夢想。

工欲善其事，必先利其器，廈大半導體人一直對晶體生長和相關實驗技術的發(fā)展以及平臺的搭建非常重視。為了完備廈門大學半導體晶體外延設備、超高真空原位測試設備、極低溫液氦循環(huán)設備等研究條件，康俊勇帶領團隊克服了廈門區(qū)域工業(yè)加工制造的弱勢，帶頭高標準地設計、安裝氣體管路、電力線路以及尾氣處理系統(tǒng)等，每一個細節(jié)都不肯放過。他們主持建設了半導體晶體外延設備多套，完備了超高真空原位測試條件、液氦極低溫和強磁場物理實驗條件等。為廈門大學物理學和微電子學的實驗研究奠定了堅實的基礎。

為了設備的高效運行，康俊勇經(jīng)常與團隊的工程技術人員探討設備運行的規(guī)程，以及解決問題的方法和措施，有效地延長了設備部件的壽命；通過替代部件的開發(fā)，降低了消耗的成本，節(jié)約了大量的費用。他并不吝嗇設備維護和運行的投入，即使公用設備出現(xiàn)故障也主動支出先修復，保證了設備的使用效率。許多國際知名學者參觀實驗室時都對設備的高效運行贊不絕口，尤其是設備供應商，對設備相對于其他單位很低的維修率更是感到驚訝。在他的帶領下，廈大相關學科的實驗研究成果大幅度增多?？悼∮逻€領頭申報了教育部“985”計劃建設項目，所建設的平臺已成為半導體微納光電子材料與器件教育部工程研究中心、福建省半導體材料及應用重點實驗室、信息光電材料與器件廈門市工程技術研究中心等。他因此被領導和其他同事譽為“廈門大學實驗物理奠基人”。

帶動學科發(fā)展的同時，康俊勇堅持帶領團隊積極地推動地方相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展升級，推進相關技術的產(chǎn)業(yè)化應用。他帶頭到廈門科技局宣傳發(fā)展半導體照明的重要性，建議政府將其作為產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán)，從而推動廈門市申報全國首批半導體照明產(chǎn)業(yè)基地，并積極參與其他專家對廈門基地的考察和論證?；爻闪⒑螅麄冇致?lián)合廈門三安、華聯(lián)、乾照的國內知名LED廠商協(xié)同攻關，推動的地方半導體LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。特別在多場調控化合物半導體量子結構關鍵技術及其固態(tài)光源應用研發(fā)方面，相關發(fā)明專利已轉讓至乾照，并拓展至芯片封裝應用，白光LED光效260lm/W達國際領先，3年項目產(chǎn)值39.96億元；在全光譜太陽能電池研發(fā)方面，他們發(fā)明了各子電池交流電致發(fā)光測試方法和裝置，并將其轉讓給乾照，使多結空間太陽能電池效率超34%，已用于我國七成以上航天器，3年項目產(chǎn)值約1.03億元。為福建省千億LED產(chǎn)業(yè)鏈、廈門市成為全國首批半導體照明產(chǎn)業(yè)基地和國際半導體光源產(chǎn)業(yè)重鎮(zhèn)做出突出貢獻。

當廈大囊螢樓、映雪樓里折射出的點點微光逐漸蔓延開來，點燃整個廈門乃至更多區(qū)域的萬家燈火時，當載著廈大人夢想的藍色、紫色光閃著耀眼的光芒沖破半導體科學的天際線時……康俊勇和他的團隊收獲了研究落地開花的成就感，也收獲了大眾的肯定和贊譽：康俊勇先后榮獲福建省先進工作者、廈門市五一勞動獎章等榮譽稱號。但不管獲得多少獎，最令他鼓舞和歡欣的是看到自己努力發(fā)出的光亮能夠惠及普通老百姓。

辛勤育果 芬芳滿園

“終身之計，莫如樹人?！睂τ谖幕瘋鞒校悼∮孪騺砜吹煤苤?。作為一名土生土長的廈大人，他曾經(jīng)沐浴在老一輩春風化雨中得以茁壯成長，如今，他也希望帶給自己后輩這樣的恩澤。承接底蘊的同時致力創(chuàng)新已經(jīng)成為深入廈大人骨髓里的基因血脈，生生世世，流淌不息。

為激發(fā)學生的科學興趣和研發(fā)熱情，康俊勇可謂是想盡辦法、耗盡心力。

2019年5月26日，陪同科技部高技術研究發(fā)展中心袁建湘副主任及相關處室成員參觀廈門大學科技館。

除了上好本科生課程外，他堅持每周最少用半天的時間與部分本科生開展學術討論和交流；當學生無法抽出統(tǒng)一的時間時，他就額外安排周末的時間進行指導。在指導本科畢業(yè)論文這件事上，他從不流于形式，要求學生必須用1年的時間開展工作，查閱英文文獻，每周最少做一次正式的報告……

為了增強研究生的源頭創(chuàng)新實力，他開設了半導體生長相關的專業(yè)學位課；根據(jù)研究生 不同的情況和背景調整授課的具體內容；每年根據(jù)不同博士生課題的差異，制定專門的教學計劃，堅持與每位學生共同選用不同的國際著名英文新專著做教材，用英語給學生講解，與學生共同討論；他所指導的博士論文都是根據(jù)國際學術動態(tài)選取熱點問題進行研究，從不為完成所承擔的科研項目而迫使學生改變初衷，營造了很好的學術氛圍……盡管這樣會讓他的工作量增加到學校要求的2～3倍，他也無怨無悔。

勤奮耕耘結碩果，桃李芬芳香滿園?？悼∮氯缃褚雅囵B(yǎng)培養(yǎng)研究生60余人，所指導的10多篇博士論文中，獲得全國優(yōu)秀博士學位論文1篇，提名全國優(yōu)秀博士論文1篇，福建省優(yōu)秀博士論文獎一等獎3篇、二等獎1篇等，還帶領學生先后獲得2017年國際第三代半導體創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽廈門賽區(qū)團隊第1名、2019全國移動互聯(lián)創(chuàng)新大賽福建賽區(qū)一等獎等。因為教學成績突出，他先后獲得2004年度廈門市優(yōu)秀教師和廈門大學研究生“良師益友”、2018年寶鋼優(yōu)秀教師、2018年省先進工作者等榮譽稱號。桃李不言下自成蹊，如今他培養(yǎng)的很多學生已經(jīng)成長為教授、專家或高級工程師和企業(yè)骨干等。

囊螢映雪發(fā)光亮，南方之強鑄晶魂?？悼∮滦牢康乜吹嚼弦惠厪B大半導體人多年沉淀的科研碩果、文化底蘊得以在新一代學子身上繼承、流傳和發(fā)揚光大。他相信，有薪火相傳，就會有新的希望。