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锐意创新,服务于国家创新驱动发展战略 ——记中国科学院院士、著名半导体物理和器件专家褚君浩

来源:《中国高新科技》期刊社 时间:2018-11-12

2018年4月10日晚,万众瞩目的“教育,因你而奋进——2017上海教育年度新闻人物颁奖主题活动”在上海教育电视台举行,华东师范大学褚君浩教授荣获“2017上海教育年度新闻人物”称号。

褚君浩,中国科学院院士,华东师范大学信息科学技术学院院长,中国科学院上海技术物理研究所研究员,长期从事红外光电子物理和半导体研究,在窄禁带半导体物理和铁电薄膜材料器件物理等方面,取得了具有国际影响力的研究成果,发现了最完整的用于研制红外探测器的碲镉汞红外本征光吸收光谱,并获得了最具有直接物理意义的碲镉汞禁带宽度和组分、温度的关系式,在国际上被称为CXT公式。

多次获得国家自然科学奖和省部级科学奖项,发表SCI论文500余篇,拥有发明专利20余项,出版《窄禁带半导体物理学》等4部专著、8部编著,并因在“科普及社会服务”方面的突出成就,成为上海唯一一位“全国创新争先奖”奖章获得者,“全国十佳优秀科技工作者”。

 

矢志不移自主创新

习近平主席指出,实施创新驱动发展战略,最根本的是要增强自主创新能力,最紧迫的是要破除体制机制障碍,最大限度解放和激发科技作为第一生产力所蕴藏的巨大潜能。

作为我国著名的半导体物理和器件专家,褚君浩院士深刻体会到时代赋予的自主创新使命,几十年开拓进取,取得了系统的创新研究成果,为我国红外物理和技术基础的发展作出了重要贡献,许多研究成果被国外媒体和权威科学专著广泛转载,在国际相关科学领域内产生了重要影响。

创新精神在青少年时期初露端倪,上中学时,学校提倡大搞科技活动,他感到要清理图书馆书架上排列书的灰尘异常吃力,就在好奇心的驱动下制作了简便的吸尘器。

上海师范学院(现上海师范大学)物理系毕业后,1981年和1984年他先后获得中国科学院上海技术物理研究所硕士、博士学位,是我国自主培养的第一位红外物理博士。1984年12月起,开始担任中国科学院技术物理研究所物理室副主任;1986年3月~1988年11月,赴德国慕尼黑技术大学物理系从事博士后研究,为洪堡研究成员;回国后,担任中国科学院技术物理研究所副研究员,1992年晋升为研究员,1993年成为博士生导师;1993年7月~2003年1月担任中国科学院红外物理国家重点实验室主任;2005年当选为中国科学院院士。

1986年受洪堡基金会的邀请,到德国慕尼黑技术大学从事客座研究,当时是在柯霍教授的实验室研究半导体二维电子项目。初到实验室,他就碰到一个问题,有一个远红外激光器非常不稳定,工作时几乎连5分钟也稳定不了。德国博士伏尔拉勃先生和另外一位德国博士对此一筹莫展。柯霍教授关照褚君浩与伏尔拉勃等一起工作,先要想办法让这台红外激光器稳定下来。接到这个任务,褚君浩既兴奋又着急,结果仅用一周时间就把仪器调节得可以连续稳定工作6~8个小时。伏尔拉勃先生高兴地把仪器显示的关于激光强度和时间关系曲线贴在墙上,不时地向来访的教授和同事们介绍褚君浩的成功,这让褚君浩感到十分自豪。

他凭借着在业界的威望和能力,先后主持完成中国科学院基础性研究重大项目、国家攀登项目,两次担任国家973项目的首席科学家,连续三期承担国家自然科学基金创新群体研究关于现代红外光电子物理研究项目。先后开展了用于红探测器的窄禁半导体碲镉汞(HgCdTe)和铁电薄膜的材料物理与器件研究,提出了HgCdTe的禁带宽等关系式,被国际上称为CXT公式(褚、徐、汤),广泛引用并认为与实验结果最相符;开展了铁电薄膜材料物理和非冷红外探测器研究,成功研究PZT和BST铁电薄膜非制冷红外探测器并实现了热成像,其中铁电薄膜非致冷红外探测研究取得国际影响,并在铁电薄膜微结构控制和物理研究方面取得多项创新成果,为中国物理科学和研究作出了重大贡献。

科学专著包括《窄禁带半导体物理学》《Physics and properties of narrow gap semiconductors》和《Device physics of narrow gap semiconductors》。研究结果被美国空军研究实验室等20多个单位作为碲镉汞材料器件和相关理论与实验研究的依据。碲镉汞带间跃迁本征吸收光谱等20余项研究结果作为标准数据和关系式,被写入国际权威科学手册:“Landoldt-Boerstein科学技术中的数据和函数关系”III/41B,III/44c,III/44F卷。研究结果还被大段引入美国《固体光学常数手册》等8部著作,美国“材料学会通报”和美国“现代薄膜和表面技术”杂志分别发表专文介绍。

 

成绩斐然,为国争光

在科研创新的同时,褚君浩院士多次应邀在国际学术会议作报告和担任国际学术会议主席或顾问委员会委员,在美国、德国的大学作大型学术报告,积极参加和组织海峡两岸中华光电子学术研讨会,得到了相关国家该领域专家的一致认可,为祖国争得了荣誉。美国学术界在评论褚君浩研究组的工作时写道:“现在他们不仅已经赶上世界水平,并且在一些领域走在前面”。

他坚持每年赴德国进行学术考察活动,有8个学生在读完博士以后也去德国进一步深造,其中有3个去维尔茨堡大学担任访问学者。期间,他与维尔茨堡大学物理系主任朗德范尔教授结识,之后还与朗德范尔教授的学生诺贝尔物理学奖获得者冯•克里钦建立交往。他介绍说:“朗德范尔教授与中国相当友好,他作为大众基金中德联合培养博士研究生评审委员会主任,选拔了许多优秀中国学生到德国去深造,他也派了不少德国学者和学生到中国来访问和进修。他热衷于为中国培养科技人才,始终关注着中国的发展。”双方还经常相互交流并共同承担科研项目,其中和他们课题组合作的欧共体—中国合作项目“金刚石和碳60的特性研究”,曾在国际一流杂志上发表。

他是国家自然科学基金创新研究群体学术带头人,曾获得国家自然科学奖3次、部委级自然科学奖或科技进步奖10次,其中,关于碲镉汞薄膜的光电跃迁和红外焦平面器件研究获得2005年国家自然科学二等奖;窄禁带半导体光学和电学性质研究获得1993年国家自然科学三等奖;关于窄禁半导体的晶格振动行为研究曾获1987年中科院科技进步一等奖和1987年国家自然科学四等奖;关于铁电薄膜微结构控制和特性研究获得2006年上海市自然科学一等奖;关于半导体表面二维电子气研究曾获1995年中科院自然科学二等奖;关于红外国辐射国探测材料物理研究获得1999年中科院自然科学二等奖等。2004年他被评为国家重点实验室计划先进个人、国家973计划先进个人。他担任主任的红外物理国家重点实验室,1997年和2002年在国家评估中两次评为优秀,当选“光荣与力量——2017感动上海年度人物”、第二届“九三”楷模。

他先后兼任中国物理学会光物理专业委员会副主任、上海激光学会副理事长、上海物理学会副理事长、上海市红外遥感学会理事长、上海市科普作家协会理事长、《红外与毫米波学报》主编、上海市科协副主席等职。曾担任国家攀登计划项目和国家自然科学基金重大项目专家委员会委员、国家973项目“量子结构量子器件研究”专家委员会委员,国际光学工程学会(SPIE)理事。第十、第十一届全国人大代表,上海市政府参事,中国九三学社科普工作委员会主任。

 

心系科普的院士

他从小热爱科学,对物理学情有独钟。高中时就阅读了《相对论ABC》《天文学》《光学》和《原子物理学》等书籍,还做了许多笔记,写了心得体会。

大学毕业后,他在上海梅陇中学当了10年物理老师。专业从事科研工作后,仍关爱学子、心系科普,主编新版《十万个为什么》丛书《能源与环境》分卷和《战略性新兴产业科普丛书》;撰写近百篇科普类文章;近年来先后在上海、江西、福建、河北等地,为大中小学生作科普讲座50余场;为本科生主讲“物理电子学前沿讲座”,创设并领衔主讲华东师范大学信息学院“飞翔论坛”。为上海世博会等多次全国、上海市重大活动作科普报告,担任九三学社科普讲师团团长,参加院士科普活动,为不同社会群体作科学普及工作。

他坚持在各类活动中加强市民科普能力建设,努力提升大众科普理念,帮助市民建立正确的方法论和认识论,在提升科学文化素质方面做了大量卓有成效的工作,受益面广,为科普事业的发展做出了重要贡献。荣获上海市科普教育创新杰出人物奖等多项殊荣。

在褚君浩院士看来,“能做好科普的科学家,科研才可能有大格局”。而他自己正是科学研究与科普工作相得益彰、互相促进的典范。被誉为“心系科普的院士”,实现了科研与科普的完美结合。

虽已过古稀之年,但精力依旧充沛,他将科学研究之外的时间,几乎都奉献给了科普工作。注重科学家探索新知的精神在青年一代人中的培育和传承,主张激起青少年对科学的兴趣,用科学家的故事感染青少年,让他们意识到科学探索是幸福的。为此,在为中学生做科普报告时,他常常会讲述自己的一些亲身经历,并告诉中学生,科学研究能带给我们莫大的成就感,这是金钱无法买来的,而自豪感的背后是持之以恒的努力。他提出:“科普工作者应多写一些当代中国科学家的小故事,并通过各种媒介广泛传播,让科学家变得和韩剧里的都教授一样出名。作为院士,我要带头努力,因为这是院士的责任。” 

 

培养创新人才,助力实现中国梦

6月21日下午,上海工程技术大学《迎接智能时代、弘扬奋斗精神》专场讲座在航飞楼报告厅举行,褚君浩院士应邀为全校师生们作精彩报告,充分展现了学术领军人物的科研情结和人文情怀,堪称一场脍炙人口的学术盛宴。

褚院士从自身经历开始讲起,建议大家要练就一个健康的体魄,培育一个向上的灵魂,同时要善于汲取周围的养料,像小草一样随遇顽强。他认为“健康的体魄和心灵+浓厚的兴趣+勤奋+智慧=充实的大学生活”。

对于褚院士来说,科学研究本身的快乐就是他最大的报酬,也是他在科研方面取得重要成就的不竭源泉。他建议大家要在学习过程中有意识地培养这种兴趣。除此之外,他还建议大家要广泛涉猎,树立远大理想目标,有意识地培养自己的求知意识、合作精神和奋斗精神。尤其是对于有志于从事科研工作的同学来说,更要注重培养科学研究的精神,即创新精神,自由畅想、大胆假设、小心求证。

功以才成,业由才广。除了科研创新和交流工作,褚院士还将为祖国培养创新人才贡献义不容辞的责任。他是中国自己培养的第一个红外物理博士,因此他相信中国自己培养出的人才并不比国外发达国家差。如今,作为博士生导师,他已经培养80余名博士生,其中有2名获得全国百篇优秀博士论文奖,2名获得国家杰出青年基金,为国家自主创新增加了新生力量。

为吸引和留住人才,他建议政府推动高校和产业园建设一批“员工房”,以优惠租金租给科研人员和员工居住。这样能降低其生活成本,也能增加其对单位的归属感。

他指出,实现物联网梦想,打造智慧城市的第一步,是各类灵敏传感器的研制和广泛应用,这将促进包括光电通信和无线通信在内的各种技术得到巨大发展。传感器的下一步是自主创新的“中国心”。未来城市,将遍布各种芯片和传感器,传感器的运用,体现着智能化水平的高低,某种意义上,定义着未来一座城市的发达与幸福。

繁霜尽是心头血,洒向千峰秋叶丹。如今,已过古稀之年的褚君浩院士仍心系科普,执着跋涉于学科研究与探索领域,继续在物理学研究领域谱写新的篇章,成为我国自主创新、实现中华民族伟大复兴的一面旗帜。

 

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