
赵德刚中国科学院半导体研究所的研究员他就像一位忠实的守护者只做国家渴望了解和解决的问题通过其卓越的科
20余年来,他几乎每天泡在实验室里,周围同事同学对他的行踪了如指掌。赵德刚所从事的是信息时代基石——半导体光电子材料与器件事业。在这个朝阳产业里,他没有向着“高产”的新型材料奔去,而是选择坚守展现出应用价值但研究步入深水区的传统材料——氮化镓,并钻坚研微,克服种种困难,带领团队研制出国内第一支氮化镓基紫外激光器、大功率蓝光激光器。
“我是国家培养出来的‘土著科研人’,用实际行动回报祖国是我的夙愿。作为一名科研人,国家的需要在哪里,我就在哪里。”赵德刚说。
艰难领域巨大的难题简化来说,有两大类:微电子和光电子。集成电路、晶体管在微电子研究范畴内,而光电子研究多指激光及相关产品。在上世纪90年代,当他学习于电子科技大学时,他发现我国对半导体器件需求巨大,但世界上生产该类器件原材料尚未成熟,这也是他选择氮化镓光电子材料与器件研究原因之一。
氮化镓是一种继硅、砷化镓之后第三代半导体,其特点是其波谱覆盖了近红外到深紫外全波段且热稳定性好、抗击穿、耐腐蚀,在光电子学和微electronics领域具有巨大应用潜力。而基于氮化镓材料的大功率蓝发明二极管已经走进千家万户,对照明产业产生影响,就连日本学者赤崎勇等也因发明“高效蓝色发射二极管”获得2014年诺贝尔物理学奖。
作为一种高端 光電子设备,一旦成功,它将在激光显示、激光加工及医疗等领域有重要应用。但由于缺乏匹配衬底,该技术一直困扰着全球学者们。"要做出蓝色激射装置,我们必须生长出高质量的地磊镓物质。”这就是赵德刚介绍的情况,由于缺乏适合地磊镜面的衬底,他们长期面临着如何提高地磊镜面的品质这一挑战。
此前国际界诺贝尔奖得主中村修二曾以室温900平方厘米/伏特·秒的地磊镜面为例展现了其性能远超平均水平。当时,这个数字被认为是不可能突破。在当时课题组面临最大问题,即虽然能发出,但是无法进行放射。一向乐观开朗的人士赵德刚也不例外。他甚至因为这个问题吃不下饭。不过阅读文献后,他发现并没有绝招关键是在找到影响迁移率散射机制并掌握减少散射中心数量方法。此后他深入探究缓冲层原理同时结合材质物理分析提出了一些独特MOCVD扩张技术2004年他们终于生长出了一个更好的地磊镜面,在室温下其迁移率超过1000平方厘米/伏特·秒成为国际上MOCVD扩张地磊镜面的最好结果得到国内外广泛认可
这只是局部超越整体上我国与日本这样的先进国家还存在差距。这次取得成绩并不意味着整个项目完成,还有更多挑战待解答。他毫不犹豫投身另一个难题——p型掺杂的地磊铜方面。“碳杂质作用可能不是简单,不应该停止碳杂质之探究。”
进一步探索发现碳杂质在p型地磊铜中起到了破坏性的角色通过结合生长机理课题组掌握抑制碳杂质方法制备出了高质量低温p型材料。“其他材料中是否也有这种情况?”课题组继续追寻答案发现 碳杂性量子阱中的作用也是破坏性的:“Carbon impurities do not have advantages?” Zhao Dechang led the team to discover that introducing carbon impurities can improve the input and output of current in Ohmic contacts, forming a systematic study on carbon impurities.
Zhao Dechang's research style is unique. He never stops from one problem to another. His students are infected by his enthusiasm for research. "I chose to focus on GaN after discussing with Professor Zhao," said Li Feng, a Ph.D. student who worked under Zhao Dechang's supervision. "He encouraged me to stay at the institute and continue researching GaN." This has made Zhao Dechang proud.
Zhao Dechang hopes that more young people will follow him and become dedicated researchers, contributing their talents to China's semiconductor technology development as party members should serve the country with dedication.
Zhao Dechang believes that developing semiconductors requires a group of researchers who are willing to work hard at the grassroots level. As a scientist, he wants to use his skills for practical solutions: "The key is practice; problems come from practice, and answers too."
In summary, Zhao Dechang's achievements are due not only to his technical expertise but also his ability to adapt new ideas into practical applications while keeping an open mind towards challenges faced during experimentation.
Through relentless efforts over two decades, Zhao Dechang has contributed significantly towards advancing China's semiconductor industry through groundbreaking research in GaN materials and devices.