王占國:求真求新終不悔(2)
2013/9/17 17:37:00 點擊數:
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探索科學,不畏險阻
“即使失去了一只手,能為發展我國的航天事業貢獻一分力量,也無所遺憾!”
大學畢業后,王占國進入中國科學院半導體研究所工作,負責651項目相關任務。經過近一個月準備,王占國負責的項目在上海中國科學院有機化學所進行研究。
實驗用的1兆電子伏范德哥拉夫靜電加速器是前蘇聯幫建的,由于條件簡陋,不能做動態自動測量。他們只好把帶來的實驗設備安裝在加速器機房的走廊上,停機時,人工將試樣放置在加速器的靶心處;人離開機房后,開機進行電子輻照。試樣經過一定劑量的電子輻照后,停機取出進行太陽電池轉換效率的測量,然后再放入輻照,再取出測量,如此反復,每天要進行幾十次。
在做輻照試驗時,操作不當或設備故障,除來自高能電子加速器的電子束會給人帶來致命的輻射損傷外,高能電子束與其他物質相互作用產生的X—射線也能給人的健康造成嚴重損害。這時候,王占國站了出來,主動承擔起輻照實驗的任務。
“實驗的頭兩天,一切進展都很順利;第三天,我覺得我的右手隱隱約約有燒傷的痛感,卻錯誤地把已隱隱作痛的右手歸結為實驗用強光源的紅外輻射所致。”為了不耽誤進度,實驗繼續進行著,王占國右手的燒傷感非但沒有減輕,反而紅腫起來。為按期完成任務,他堅持繼續試驗。不久后,王占國受傷的手已由紅腫變成了很大的水皰,這是受到輻射后的癥狀,情況已經十分清楚!他被立即送往上海中山醫院診治。
會診結果認定,王占國的傷口為X—射線輻射所傷,且受傷紅腫部分的積水過多,難以靠自己吸收愈合,必須將積水抽出。但院方未曾想到由積水脹起來的皮膚在抽出水后會塌陷折皺,手指的活動可能導致折皺皮膚的破裂,從而引起感染。7月的上海酷暑難耐,感染的傷口一天天惡化起來,王占國面臨截去手指的危險!
對此王占國并不后悔。一位北京的朋友來信問候他,他用左手回信道,“即使失去了一只手,但能為發展我國的航天事業貢獻一分力量,也無所遺憾!”
出院后,王占國抓緊機會整理寶貴的實驗資料。驚奇地發現,硅NP結太陽電池抗電子輻照的能力要比PN結電池大近百倍!這立刻使他回想起了自己以前硅材料的中子和伽馬射線的輻照實驗結果,即P型硅要比N型硅更耐輻照的結論,這不僅使他對NP結電池(與PN結電池比)抗輻照的機理有了更進一步的認識,而且也更加堅定了對所得結果可靠性的信心。
1967年底,在651任務電源總體組主持召開的用于衛星的硅太陽能電池定型會上,王占國提出了將現有的硅PN結電池改為NP結電池定型投產的建議。建議最終被采納并投產。NP結電池的采用不僅避免了走彎路,節約了經費,更重要的是保證了我國人造衛星長期安全的運行,具有重大的經濟和社會效益。
在此后的工作中,王占國更是不懼危險一路先行,他利用我國發射的返地科學實驗衛星,首次成功地在空間從熔體中生長出了GaAs單晶,開拓了我國微重力材料科學研究新領域;根據在太空生長GaAs的深能級種類和密度減小的實驗結果,提出了“太空中由于重力驅動的溶質對流消失,可使化合物材料化學配比得以精確控制”的新觀點,這對化合物半導體中本征缺陷、雜質及其相互作用問題的研究有指導作用。
“半導體材料本就是門高危性學科,既然選擇了它,我們就已經做好了犧牲的準備。”王占國堅定地說,“再強烈的激光輻射,也阻擋不了中國人攀登科學高峰的腳步。”
堅持真理,不懈追求
“物理學上沒有不變的規律,不要迷信權威。科學,從來就是后人對前人結論的不斷修正才得以發展起來的。”
1980年,由于優異的學術成績,王占國被當時的半導體研究所所長黃昆推薦,到瑞典隆德大學國際深能級研究中心的負責人哥爾馬斯手下深造。
作為第一個在這里進修的中國人,王占國的到來開始時并不被重視。初來乍到的他,被主任助理領進一個無人問津、條件極差的實驗室里。“你就在這兒工作,有事可以找我。”不待王占國開口,主任助理就告辭走了。這一切,王占國看在眼里,卻沒放在心上。他簡單收拾了一下房間,便埋頭閱讀起資料來。
王占國接手的,是研究液相外延砷化鎵材料中A、B兩個能級的性質。這個題目,這兒的一些研究生也曾涉獵過,但都是半途而廢;一些有名望的學者對此也甚感頭疼,因而被擱置了多年。
王占國在仔細查閱了有關文獻資料、總結前人失敗的經驗之后,制定了切實可行的實驗方案。他不貪圖捷徑,從最基本的光學實驗做起,繪制有關的曲線,再進行微觀的分析。設備條件差,實驗誤差很大,他就在摸熟機器性能后,對實驗條件進行大膽改造,最終,他運用PN結耗盡層寬度隨偏壓而改變的基本原理,總結出一套克服來自結區邊緣的自由載流子尾俘獲而導致的慢瞬態過程的實驗新方法,解決了在多子系統中的研究少子陷阱性質的難題。這一創新,既節省了做測量的時間,也提高了實驗精度和可靠性,還簡化了對實驗樣品的制備要求。
難題的解決,引起了系里同行的注目。同事萊德堡博士不解地問:“這么一個新的實驗方法,你是如何想出來的呢?”王占國幽默地說:“還記得哥倫布立雞蛋的故事吧,用他的話說:‘事情就這么簡單'”。
在詳細了解王占國的實驗進度和環境后,哥爾馬斯提出讓他使用自己的實驗室。有了導師的實驗室,王占國如魚得水,滿懷喜悅地開始了新的征程。他對A、B中心是否相關這一課題進行了深入研究,發現新的結果與導師等權威人士的結論大相徑庭。為了慎重起見,王占國未將其馬上公開,而是寫信向半導體研究所所長黃昆院士和副所長林蘭英院士匯報。不久,收到回信:“物理學上沒有不變的規律,不要迷信權威。科學,從來就是后人對前人結論的不斷修正才得以發展起來的……”
“是啊,作為科學家,最基本的準則不就是堅持真理嗎?!”王占國受到鼓舞,再次用他提出的測深中心上電子占有率隨時間的變化新方法,代替原有方法對實驗進行嚴格測量,最終得出結論,硅中金施主及金受主能級也同樣是同一缺陷的兩個不同能態。兩者都不是兩個不同化學起源的相互獨立的能級中心。這與郎格和哥爾馬斯等聯名在《物理評論》上發表的文章中所得的結論相反,這無疑是對權威學者的挑戰。
當王占國把實驗結果和結論交與哥爾馬斯審閱時,哥爾馬斯非常驚訝。但當他提出的問題被王占國一一解答后,他起身熱情地握住王占國的手說:“密斯特王,了不起,祝賀你,祝賀你。”
1983年11月,王占國歸國。經過幾十年的努力,王占國成為我國第二代著名半導體材料物理專家,先后獲得中國科學院科技進步二等獎和中國科學院自然科學一等獎。
近幾年來,他的研究工作重點集中在低維半導體材料制備、性質和器件應用探索方面,他領導的小組研制成功的大功率量子點激光器處于國際領先地位……
“要學習前人的經驗成果,但絕不能一味迷失其中。在真理面前,沒有永遠的權威,要善于懷疑,勇于懷疑。”這是王占國科學探索路上的經驗,如今,也是他眾多學生的信念。本報記者 梁婧【原標題:王占國:求真求新終不悔】