人物簡介
秦國剛,北京大學物理學院教授。1934年3月生於南京,原籍江蘇崑山。男,漢族。1956年7月畢業於北京大學物理系,1961年2月研究生畢業於該系(固體物理方向)。長期從事半導體材料物理研究。
他和他帶領的研究組在半導體雜質與缺陷和多孔矽與納米矽鑲嵌氧化矽發光領域做出系統的和創造性的成果,例如:在中子輻照含氫矽中檢測到結構中含氫缺陷在導帶以下0.20eV深能級,在國際上最早揭示矽中存在含氫深中心,提出的微觀結構,被實驗證實;發現退火消失溫度原本不同的各輻照缺陷在含氫矽中變得基本相同;最早揭示氫能顯著影響肖特基勢壘高度。測定的矽中銅的深能級參數被國際權威性半導體數據專著採用。1993年對多孔矽與納米矽鑲嵌氧化矽光致發光提出量子限制-發光中心模型,成功解釋大量實驗,得到廣泛支持;首次觀察到p-Si襯底上氧化矽發光中心的電致發光現象。在此基礎上,設計並研製出一系列矽基電致發光新結構,如:半透明金膜/納米(SiO2/Si/SiO2)雙壘單阱/p-Si等。發光波長從近紅外延伸到近紫外。所提出的電致發光機制模型,被廣泛引用。
學術成就
獲國家教委(教育部)科技進步一等獎和二等獎各一次和中科院自然科學獎二等獎一次。獲物理學會2000-2001年度葉企孫獎。在國內外重要期刊上發表論文180餘篇,其中SCI論文130餘篇。
秦國剛院士,半導體材料物理專家,現任北京大學物理學院教授、博士生導師,為我國半導體材料物理事業做出了突出的貢獻。他1956年7月畢業於北京大學物理系,1961年2月研究生畢業於該系(固體物理方向),2001年當選為中國科學院(技術科學部)院士。他長期從事半導體材料物理研究,他和他帶領的研究組在半導體雜質與缺陷和多孔矽與納米矽氧化矽體系發光領域做出系統的和創造性的成果。
秦國剛院士獲得國家教委(教育部)科技進步一等獎和二等獎各一次和中科院自然科學獎二等獎一次。獲物理學會2000-2001年度葉企孫獎。在國內外重要期刊上發表論文250餘篇,其中SCI論文200餘篇。獲得2005年北京市科技進步一等獎,2007年獲得國家自然科學二等獎。
研究內容
原創性成果是衡量一個研究型大學學術水平的重要標誌。秦國剛院士領導的科研組2003年在納米矽/氧化矽材料體系發光方面的重要原創理論結果最近獲實驗證明。自1990年多孔矽室溫強可見光發光被發現以來,人們就夢想利用納米矽/氧化矽體系作為矽光電子學的光源,但該體系的發光過程相當複雜,電子空穴對既可在納米矽內部複合發光,也可轉移到納米矽/氧化矽界面發光中心上複合發光。1999年美國Rochester大學Fauchet領導的一個著名研究組與法國兩位著名固體理論家Allan和Delerue合作在《物理評論快報》上發表文章指出:納米矽大時,納米矽內部發光占優;而納米矽小時,納米矽/氧化矽界面發光中心發光占優。該論文在國際範圍有廣泛影響,其觀點被廣泛接受,迄今已被SCI引用381次。
1993年秦國剛院士和賈勇強博士提出了量子限制/發光中心模型,2003年秦國剛院士和李宇傑博士在該理論基礎上繼續研究得出了與Fauchet等正好相反的結論(《物理評論》68卷,085309,2003年):納米矽大時,納米矽/氧化矽界面發光中心發光占優;而納米矽小時,納米矽內部發光占優。2005年11月,中科院半導體所王啟明院士組與香港科技大學葛惟昆教授組合作利用變溫螢光和高解析度電子顯微鏡等實驗手段系統研究納米矽/氧化矽體系(王曉欣等《物理評論》72卷195313,2005年),鑑別出納米矽發光和界面發光中心發光兩種過程,並研究其隨納米矽尺寸的變化規律,明確指出實驗結果支持秦國剛院士等的上述理論預言(論文摘要指出:“The largerthesizeofSiNCs[nanocrystals]andthehighertheinterfacestatedensity(inparticular,Si=Obonds),themorebeneficialfortheinterfacestaterecombinationprocesstosurpassthequantumconfinementprocess,ingoodagreementwithQin‘spredictioninQinandLi[Phys.Rev.B68,85309(2003)]”)。
潛心科研
秦國剛從大學四年級開始就致力於半導體學習和研究,幾十年來,他潛心鑽研,即使在困難重重的情況下,也從不退縮,堅持攀登科學高峰。在他的身上,總能看到一種勤奮和創新,一份堅定和自信。他認為,科學創造只有第一,沒有第二,他追求的就是第一。在從事半導體研究的很長時間內,實驗設備條件差、國際學術信息不通暢,多種不利因素都給科研帶來了極大困難,而秦國剛總是盡一切力量想辦法解決。物理沒有中外之分,半導體研究國內外都在進行,只有找準研究方向和思路,找到突破口,才能掌握主動權。面對國際上激烈的競爭,他嚴格要求自己,力求不斷創新。在他看來,科學就是要研究新事物,特別是帶有重大套用背景和反映尚未發現的自然規律的新事物,等待人們去發現和揭示。
在秦國剛的眾多科研成果中,量子限制-發光中心模型的提出並獲得國際認定,對他的科研工作具有重要意義。1990年多孔矽發強光現象被發現後,學界對其物理機制爭論激烈,國際上提出過幾十種不同的物理模型。那時,秦國剛與他的合作者們每日從早到晚廢寢忘食地在實驗室中研究此項課題。經過長時間的實驗、觀察和思考,最終於1993年他和賈勇強一道提出量子限制-發光中心模型。現在,它與量子限制模型已被國際學術界廣泛肯定為反映納米矽/氧化矽材料體系(包括多孔矽)發光機制的互為補充的兩個主導物理模型。其實,量子限制-發光中心模型在提出伊始就飽受爭議。在巨大壓力下,秦國剛與他的合作者們不但沒有放棄,而是完成更多實驗工作來檢驗包括量子限制-發光中心模型在內的各有關物理模型,充分論證了量子限制-發光中心模型確實反映了客觀實際。
他們還於2003年通過理論分析,指出了這兩個模型各在什麼條件下起主導作用。他常說,客觀世界是複雜的,不要期望一個物理模型就可以解釋所有的現象,但是,一個好的物理模型至少能夠反映客觀世界的一個重要側面。科研工作者應努力發現新的自然現象和規律,為之這提供完美的科學解釋並加以套用。秦國剛曾長期擔任物理系半導體物理教研室的主任,那時教師的待遇比較低,和他一同工作的老師中的一些人先後離開了。秦國剛始終牢記他的導師黃昆教授的箴言“如果想發財,就不要搞物理。”,與一部分老師依舊堅持在自己的崗位上,在後來的長時間中取得了一個又一個新成果。秦國剛從去年開始擔任一項國家科技重大研究項目(973)的課題負責人,他深知任務的艱巨,今年春節假期只初一至初三休息了三整天,初四就去實驗室考慮研究方案。他時時刻刻都在考慮課題中存在的問題,有一些新的想法,就馬上記錄下來。在他辦公室的玻璃板下壓著勉勵自己的警句:“手敏足捷,勤于思考,探索不輟,貴在創新。”
秦國剛幾十年來勤勤懇懇、勇於開拓創新,科研工作獲得了豐碩的成果。他的論文享譽海內外,還獲得了一系列國家級、省級獎項。1978年“單晶矽中氫的行為和與氫有關的缺陷”獲國家教委科技進步一等獎,排名第一;2001年“氧化多孔矽和納米矽與納米鍺鑲嵌氧化矽發光”獲中國物理學會2000-2001年度葉企蓀獎,個人;2005年“納米矽/氧化矽材料體系發光及其物理機制”獲北京市科學技術獎一等獎,排名第一;2007年“納米矽/納米氧化矽體系發光及其物理機制”獲國家自然科學獎二等獎,排名第一。
嚴格負責
俗話說:“嚴師出高徒。”作為博士生導師的秦國剛對學生的嚴格要求是出了名的。他規定每周至少與每個研究生討論一次科研工作,讓他們談談科研的進度,說說遇到的困難,及時給予他們指導與幫助。看到學生們科研上取得新進展,他會毫不吝惜地表示讚賞;而當他們走了彎路或是研究思路上出現大的偏差,他也會毫不客氣地及時指出。每周一、二上午的交流互動,使導師對研究生的檢查、督促和指導形成了制度。而正是這一套制度,保證了學生們在科研上的勤奮,高效率和高質量。秦國剛的嚴格要求是從自身開始的,一絲不苟、踏踏實實是他給人的第一印象。每天清晨,他在研究組中經常第一個到實驗室工作,而實驗室也實行簽到制度,即對他所帶的學生進行考勤。儘管這種要求近乎苛刻,但他的研究生還是覺得非常受益。秦國剛的嚴謹求實、認真負責給學生們留下深刻的印象。他一直告誡學生:“年輕時努力學習和創新能夠為一輩子打下堅實的基礎,這也在相當大程度上決定了以後你的科研工作能有多大成就。”秦國剛以身作則、率先垂範,在他的影響之下,無形之中在學生們中養成了良好的學風。
在學術討論中秦國剛堅持認為導師和學生在學術上是平等的。他覺得在與學生的交流中不僅能給學生帶來啟發,也會讓自己接觸到新的知識。所以有時談論一個問題,師生之間甚至會爭執起來。學生有一點創意,他作為導師就會大加讚賞,鼓勵學生超過他自己。他一向提倡學生要有獨立的思考,而不只是跟在老師的後頭。他以自己的成長經歷告訴學生要敢於挑戰權威,敢於提出自己的想法和創見,要有活躍的思想交流,才能碰撞出智慧的火花。他在學生面前從不以學術權威自居,相反地,經常指出自己在學術方面的不足之處。
與學生相處,秦國剛亦師亦友。對許多學生來說,秦國剛傳授給他們的不僅僅是知識,還有做人的品格。秦國剛正是抱著“望生成龍”的期待,給學生儘可能多的指導與幫助。
秦國剛先後教育培養博士生和碩士生40餘名。博士生中獲葉企蓀物理獎一等獎和二等獎各一次,獲第19屆半導體物理國際會議(1992)最佳青年論文獎一次。正是他的孜孜不倦,嚴格負責,使他迎來了滿園桃李的芬芳。
張弛有度
古人云:動靜有道,張弛有度。一個人如果沒日沒夜地只乾一件事,整個人就會像繃緊的弦,效率也不會高。秦國剛相信,生活要有張有弛,業餘愛好對科學研究也有益處。他有早起的習慣,每天清晨,在碧波蕩漾的未名湖邊總能看到秦國剛散步的身影,他享受著許多老人那般的悠閒,卻也在不經意間捕捉著科學靈感。秦國剛很敬佩年愈八十還工作在科研創造的第一線的李政道先生,並希望自己能以他為榜樣,也能在科研的道路繼續走下去。在他看來,科研與業餘愛好並不矛盾,當遇到難以攻克的問題時,適當的放鬆或許能給自己一點空間。聽古典音樂、欣賞中外繪畫、看歷史題材的書籍和電視劇都是他緊張工作之餘的消遣方式。歷史賦予他厚重,音樂賦予他靈感,他希望這樣能夠保持思維的靈敏,能夠較持久地進行科研,發揮餘熱為祖國多做貢獻。
儘管秦國剛是一位科學家,但在他身上卻同時蘊含著深厚的人文精神。他的一名學生回憶說:“和秦老師在一起會受到經意的或不經意的點撥。跟他談話受益匪淺,他的思路很開闊,尤其是對生活、對新事物的態度,令人豁然開朗,肅然起敬,就像讀一本好書,似乎是在和作者交談,然後由他引領到某個境界,可謂是醍醐灌頂。”
在秦國剛身上能看到一種不服老的精神,他鼓勵年輕教師和研究生要勇於超越,也喜歡親自加入到他們的隊伍中。他不斷地從與年輕人的交流中,從前沿的研究中獲取新知,他希望這么做能對學生的科研提出具體的建議,能夠再進行一些新的探索。正是抱著這樣一種信念,已過退休年齡的他依然邁步在科研的大道上,將科學的生命儘可能延長。
生活細節
作為半導體領域中的大師,秦國剛沒有人們想像的那樣居高臨下,更多的是作為一個普通學者的平易近人,身先士卒。不論是在平時的工作還是生活中,秦國剛總不忘記以一個共產黨員的標準來嚴格要求自己。對有些同學來說,一張草稿紙可能是不起眼的東西,常常用了一面就隨手丟棄,可他卻堅持正面用完後背面接著用。倒辦公室垃圾時,他也會只將垃圾倒掉,而將垃圾袋留著繼續使用,連用好多次後才和其他廢品一起丟棄。這樣的厲行節約時常令學生感到驚訝,這種驚訝的背後,更多的是欽佩和敬仰。
俗話說:“身教勝於言傳。”作為一名優秀的共產黨員,秦國剛用他的實際行動影響、感染著周圍的人,他將高尚的品質落實於生活細節,也將人性的溫暖傳遞給需要幫助的人群。他,在投身於科研的同時,展現著精神的魅力,成為許多人心目中的楷模。
人物評價
秦國剛,一位年逾古稀的老人,本著對科學事業的無限執著,依然兢兢業業地工作在科研第一線。作為蜚聲海內外的半導體物理學家,秦國剛不但取得了輝煌的學術成就,而且具有高尚的師德風範和愛國為民的情操。他從不張揚,卻以自己的實際行動展現著優秀共產黨員的本色。
秦國剛,1934年生於南京,1956年畢業於北京大學物理系,之後在該系讀研究生,師從國際著名物理學家黃昆教授,主攻固體物理學。1985年任北京大學物理系教授,1986年被評為博士生導師,2001年當選為中國科學院院士。秦國剛長期從事半導體材料和器件物理研究,在半導體中雜質缺陷、深能級、肖特基勢壘、納米矽/氧化矽材料體系發光、納米化合物半導體材料與器件物理和矽基有機半導體發光等領域做出系統、深入和創造性的研究成果。他將畢生的精力投入到半導體物理的教學和研究中,勇於開拓,奮鬥不息,成果累累。
老驥伏櫪,志在千里。秦國剛在科研崗位上奮鬥了半個世紀,他以極大精力投入到為國家培養科技人才的光榮事業中,為弘揚科學精神、傳承科學文化起到了重要作用。他始終懷著滿腔的愛國熱情,忠誠於黨和人民的事業。他秉承嚴謹求學的治學態度和淡泊明志的高尚情操,無私奉獻、嘔心瀝血、教誨提攜,為我國的半導體科學和教育事業做出了突出貢獻,值得我們每一個人學習。