作者:郭勉愈 来源:中国科学报 发布时间:2012-1-1 17:22:5
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王占国:科学的道路没有捷径

 
■本报记者 郭勉愈
 
冬日的一天,记者如约来到王占国家。进入客厅,首先映入眼帘的是满目的葱茏。宽敞的阳台摆满了茂盛的绿色植物,高高矮矮,错落有致,像一个小小的绿色丛林。更绝的是,一只小鸟在植物间轻捷地穿梭来去,不时发出清脆的啼鸣,使整个房间显得生机盎然。
 
见记者惊叹这只小鸟的自在生活,王占国笑呵呵地介绍说,这是一只红嘴相思雀,已经养了好几年了。他从小就喜欢鸟,养鸟是他的一大爱好。此外还喜欢养小猫小狗。在交谈中记者了解到,对自然与动植物的热爱来源于他童年的农村生活。
 
艰苦的求学生涯
 
1938年,王占国出生在河南镇平县一个农民家庭,一家7口以种田为生,父亲识字不多。
 
到了上小学的年龄,家里没钱供他读书。看到别家的孩子背着书包去上学,王占国心里非常羡慕。邻居看他求学心切,便用草纸抄了一本课本送他。他如获至宝,拿着这个手抄课本,跟别的孩子一起上学了。
 
王占国知道自己上学来之不易,因此非常用功。仅半年时间,不但会念课本上所有的字,而且数学成绩非常好,时常得到老师的夸奖。父亲见王占国还有点天分,便与外祖父商议,次年送他上了红庙小学,后来又上了马庄小学。
 
马庄小学离家5里,中间还隔一条河。初中就读的侯集中学离家20多里,要自备干粮搭伙做饭。一个月回家取一次干粮。通常是周六下午3点出发,深夜两点才能回到家里。在家里待不了多长时间,周日吃过午饭就得背上红薯面或玉米面返回学校。
 
王占国记忆犹新的是一个大雪天,他背着干粮往学校走。雪深路滑,天已经黑了,鞋袜都湿透了,离学校还有很远的距离。王占国实在走不动了。正焦急时,路边小学校的一位老师看见了他,主动招呼他到家里住一晚,并帮他把鞋袜放到火上烤着。第二天,王占国早早起来,告别这位好心的老师,继续向学校赶去,终于在早自习的铃声之前赶到了教室。班主任表扬他在大雪的天气里还能按时到校。王占国至今记得那位收留他过夜的老师和他那个温暖的小屋。
 
初中毕业以后,王占国考上了南阳市第二中学。学校离家八九十里路,他仍然是一个月回家一次,来回都是徒步。1957年,王占国高中毕业。因为喜欢画画,高考第一志愿填的是清华大学建筑系,但在教导主任的劝说下改成了南开大学物理系。
 
进入南开大学,王占国享受到了甲等助学金。国家每月发给他15元伙食费,4元零花钱,冬天发棉衣,夏天又给他发蚊帐。党和政府的关爱让他万分感动,他把感激化作奋发向上的力量,立志将来报效祖国。
 
大学期间,王占国经常和同学们一起探讨专业问题,萌发出不少奇思妙想,“能带扰动模型”就是其中之一。1964年,在南开大学庆祝建校45周年的大会上,老师曾专门宣读了他毕业论文中的“能带扰动模型论”部分。“能带扰动模型”的构想与1970年江琦和朱兆祥提出的调制掺杂超晶格结构非常相似,提出时间却早了近10年。
 
回忆青少年时期的求学生活,王占国认为,这是他人生的宝贵财富,艰苦的生活造就了他吃苦耐劳,坚忍不拔的个性,使他在后来的科研道路上能够百折不挠。“科学探索的路上充满艰难险阻,但必须坚持下去。只有付出比常人多得多的辛劳,才能攀上科学的高峰。”王占国说。
 
踏上科学征途
 
1962年王占国大学毕业,分配到中国科学院半导体研究所工作,在当时的副所长林兰英先生的带领下,承担651项目的相关工作。其中,王占国负责的一项关于硅太阳能电池辐照的实验需要到中科院上海有机化学所去做。
 
由于仪器比较落后,不能自动测量,实验人员只好自己动手将样品放置在仪器中,人离开后,开机进行电子辐照。这种操作方式是有风险的,一旦操作不当或设备故障,高能电子束会给人带来致命的辐射,高能电子束与其他物质相互作用产生的X射线也会给人的健康造成严重损害。这时,王占国站了出来,主动承担起辐照实验的任务。
 
头两天,一切都很顺利。第三天,王占国觉得右手隐隐作痛,还以为是受实验用的红外线灼伤。为了不耽误进度,他忍痛继续做实验。接下来的几天,右手的烧灼感日益加重,手背红肿起来,他依然咬牙坚持做试验。很快,受伤的手由红肿变成了很大的水疱,明显表现出辐射后的症状。王占国这才明白自己是受到了辐射。同事们立即将他送往上海中山医院治疗。
 
医生会诊后认为,王占国的伤口为X射线辐射所致,且红肿部位积水过多,难以靠自己吸收愈合,必须将积水抽出。没想到积水抽出后皮肤出现塌陷,手指的活动又导致皮肤破裂,从而引起感染。再加上天气炎热,伤口一天天恶化,差一点被截去手指。出院后,受伤部位的皮肤胶质化,极易破裂且长期无法愈合。不得已,1978年王占国在北京接受了植皮手术。说话间,王占国伸出右手给记者看,只见右手食指及手背的皮肤凹凸不平,与正常皮肤很不相同。
 
就是在这次实验中,王占国发现,硅NP结太阳能电池抗电子辐照的能力要比PN结电池大近百倍。这使他萌生了一个新的设想。在651任务组召开的卫星用硅太阳能电池定型会上,王占国提出将现有的硅PN结电池改为NP结电池定型投产的建议。建议最终被采纳。NP结电池的采用不仅节约了经费,更重要的是保证了我国人造卫星的长期安全运行,具有很好的经济和社会效益。
 
在此后的工作中,经历过一次辐射危险的王占国反而变得无所畏惧。“半导体材料本身就是一门高危学科,既然选择了它,我就已经做好了承担风险的准备。”王占国说。
 
1970年7月,王占国受命起草代号为2100(空爆实验)的实施方案,并被任命为空爆核试验小组副组长,试验项目的技术负责人。在罗布泊现场的两个多月里,王占国不但要设计实验方案和样品的布点安排,还要负责对样品和装置进行拍照,经常加班到深夜。10月中旬的一天,戈壁滩上一声惊雷巨响,氢弹点爆成功。王占国率领的实验小组在第一时间获得了核爆脉冲中子流、光辐射和冲击波以及强电磁波辐射对半导体材料、器件和电路影响的宝贵数据。随后王占国和小组成员对数据和样品进行了系统的分析研究,并将结果汇编成册。该书对我国的核加固和抗辐照电路的研制以及航天、电子对抗、核突围等国防建设起着重要作用。
 
访学瑞典 不惧权威
 
1980年,经当时的半导体研究所所长黄昆推荐,王占国到瑞典隆德大学国际深能级研究中心做访问学者。
 
隆德大学固体物理系虽然规模不大,仪器设备却很先进,测试分析手段齐备,处处给人以耳目一新之感。作为第一个在这里进修的中国人,王占国刚开始并不受重视。中心主任哥尔马斯的助理将王占国领进一个无人问津、条件很差的实验室,交待说:“以后你就在这儿工作,有事可以找我。”不待王占国开口,这位主任助理就告辞走了。王占国简单收拾了一下房间,便埋头阅读起资料来。
 
王占国接手的课题是液相外延砷化镓材料中A、B两个能级的性质。这个题目的尝试者大有人在,其中不乏国际上有名望的学者,但都半途而废。原因在于课题太过复杂。
 
王占国在全面查阅相关文献之后,制定了切实可行的方案。他不贪图捷径,从最基本的光学实验做起,一步步推进。设备差,他在摸熟仪器性能之后,大胆改进实验条件。最终,他总结出一套新实验方法,解决了在多子系统中研究少子陷阱性质的难题。既节省了测量时间,也提高了实验精度和可靠性,还简化了样品的制备要求。
 
难题的解决,引起了系里同行的注目。王占国那个冷落的实验室,一下子热闹起来。研究生们有的来向王占国祝贺,有的来求教实验中的种种疑难。同事莱德堡博士不解地问:“这么一个新的实验方法,你是如何想出来的呢?”王占国幽默地说:“还记得哥伦布立鸡蛋的故事吧,用他的话说:‘事情就这么简单’”。
 
中心主任哥尔马斯主动提出让王占国使用自己的实验室。进入哥尔马斯的实验室,王占国如鱼得水。他潜心研究手头的课题,得出的结果与哥尔马斯的结论大相径庭。王占国没有立即公开自己的研究成果,而是写信向黄昆和林兰英汇报。不久,他收到回信:“物理学上没有不变的规律,不要迷信权威。科学,从来就是后人对前人结论的不断修正才得以发展起来的……” 受此鼓舞,王占国又采用一种新方法对实验数据进行严格验证,最终确定自己的实验结果是正确的。
 
当王占国把实验结果交给哥尔马斯审阅时,哥尔马斯非常惊讶。但当他提出的问题被王占国一一解答后,哥尔马斯不得不承认“实验结果是无可挑剔的”。他起身热情地握住王占国的手说:“密斯特王,了不起,祝贺你!”
 
王占国根据实验结果写成的学术论文发表后,国际上深能级研究的另一大权威,美籍华裔科学家萨支唐在美国《应用物理》杂志上感慨地写道:“王用哥尔马斯的实验室测得的结果,否定了哥氏的结论”。
 
辛勤耕耘 无怨无悔
 
1983年11月,王占国归国。从1984年开始,他致力于深能级物理实验室建设和材料物理的研究。
 
1987年,王占国通过我国发射的科学实验卫星,首次成功地在空间从熔体中生长出了GaAs单晶,开拓了我国微重力材料科学研究的新领域。这一成果荣获中科院科技进步一等奖(1989)和国家科技进步三等奖(1990)。根据在太空生长GaAs的实验结果,王占国又提出“太空中由于重力驱动的溶质对流消失,可使化合物材料化学配比得以精确控制”的新观点,对化合物半导体的研究有很好的指导作用。
 
在任国家“863计划”新材料领域专家委员会委员、常委和功能材料专家组组长期间,王占国和蒋民华院士一起力排众议,率先在新材料领域的“863计划”中设立了GaN基材料和蓝绿光器件研究课题,继而以重点和重大专项给予了有力支持,为我国半导体固态照明技术(LED)的发展打下了基础。同时,他还坚持把全固态激光器作为材料领域的优先研发课题,并以重大专项形式予以持续稳定的支持,取得了一批具有国际先进水平的成果。在“863计划”15周年时,王占国被科技部授予先进个人称号。
 
最近10年,王占国的研究重点集中在半导体低维结构和量子器件这一国际前沿领域。2002年底,他和中科院半导体材料科学重点实验室的同事们一起,研制出国际首只量子点超辐射发光管。2007年,他们又将量子点超辐射发光管的光谱宽度,进一步拓宽至110纳米以上。目前,该实验室研制的1微米波段量子点超辐射发光管的综合性能,处于国际最好水平。
 
王占国至今已培养了一百多名硕士、博士,大多学有所成,活跃在国内外半导体材料研究领域。每一届学生毕业的时候,王占国都要提醒他们:无论你们走到哪里,都不要忘记自己的祖国,要为中国的强盛作贡献。
 
人物介绍
 
王占国,1938年12月出生于河南省镇平县。1962年毕业于南开大学物理系,分配到中科院半导体所工作。1980年赴瑞典隆德大学固体物理系做访问学者。1986年破格晋升为中科院半导体研究所研究员。1995年当选为中国科学院院士。
 
王占国致力于半导体材料光电性质、半导体深能级和光谱物理研究,砷化镓材料与器件关系研究,半导体低维结构材料与量子器件研究等工作。研究成果曾获国家和中科院自然科学奖、科技进步奖、何梁何利科学技术奖以及多项国家重点科技攻关奖。现任中国电子学会半导体和集成技术分会主任,国家“973”计划材料领域咨询专家组组长等。先后曾任中科院半导体所副所长、中国材料研究学会副理事长和国家“863”新材料领域专家委员会委员、常委和功能专家组组长等。
 
《中国科学报》 (2012-01-01 A10 思想周刊)
 
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