20220114 王占国:求真求新终不悔

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20220114 王占国:求真求新终不悔

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中国科学院院士王占国。(资料图片)

王占国,1938年12月出生于河南省南阳市镇平县,1962年毕业于南开大学物理系。1980年在瑞典隆德大学固体物理系当访问学者。1986年被破格提拔为中国科学院半导体研究所研究员。1995年当选为中国科学院院士。
王占国长期从事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,对我国半导体材料的发展与人才培养做出了重要贡献。

探索科学 不畏险阻

大学毕业后,王占国进入中国科学院半导体研究所工作。
实验用的1兆电子伏范德哥拉夫静电加速器是苏联帮建的,由于实验室条件简陋,不能做动态自动测量。王占国和同事们只好把带来的实验设备安装在加速器机房的走廊上,加速器停机时,人工将试样放置在加速器的靶心处。人离开机房后,再开机进行电子辐照。试样经过一定剂量的电子辐照后,停机取出进行电池转换效率的测量,每天要这样反复取样几十次。
由于来自高能电子加速器的电子束,高能电子束与其他物质相互作用产生的射线都会给人的健康造成严重损害。在做辐照实验时,王占国便主动站了出来,承担起近距离开展辐照实验的任务。
王占国回忆说:“实验的头两天,一切都进展得很顺利。第三天,我觉得我的右手隐隐约约有烧伤的痛感,却错误地把已隐隐作痛的右手归结为实验用强光源的红外辐射所致。”为了不耽误进度,实验继续进行,王占国右手的痛感非但没有减轻,反而红肿起来。为按期完成任务,他坚持继续实验。不久后,王占国受伤红肿的手上出现了大水疱,这是受到辐射后的症状,他立即被送往上海中山医院进行诊治。
会诊结果认定,王占国的伤口为射线辐射所致,且受伤红肿部分的积水过多,难以靠自己吸收愈合,必须将积水抽出。但院方没想到被积水撑起来的皮肤在抽出水后会塌陷起皱,手指的活动导致褶皱部分的皮肤破裂,从而引起感染。夏季的上海酷热难耐,感染的伤口一天天恶化,王占国面临截去手指的危险。
对此王占国并不后悔。一位北京的朋友来信问候他,他用左手回信道:“即使失去了一只手,但能为我国航天事业的发展贡献一份力量,我也没有遗憾。”
出院后,王占国抓紧时间整理宝贵的实验资料。他惊奇地发现,硅NP结太阳电池抗电子辐照的能力要比PN结电池强近百倍!这立刻使他回想起自己以前做过的硅材料的中子和伽马射线的辐照实验的实验结果,即P型硅要比N型硅更耐辐照。这不仅使他对NP结电池抗辐照的机理有了更进一步的认识,而且也更加坚定了对所得结果可靠性的信心。
1967年年底,在中国人造卫星“651”任务电源总体组主持召开的用于卫星的硅太阳能电池定型会上,王占国提出了将现有的硅PN结电池改为NP结电池并定型投产的建议,该建议最终被采纳。NP结电池的采用不仅节约了经费,更保证了我国人造卫星的长期安全运行。

坚持真理 不懈追求

物理学上没有不变的规律,不要迷信权威。科学一直都是在后人对前人结论不断修正的基础上发展起来的。
1980年,因为学术成绩优异,王占国被当时的半导体研究所所长黄昆推荐,到瑞典隆德大学国际深能级研究中心深造,导师是该研究中心的负责人哥尔马斯。
王占国接手的,是研究液相外延砷化镓材料中A、B两个能级的性质。这个题目,瑞典隆德大学国际深能级研究中心的一些研究生也曾涉猎过,但都是半途而废。一些有名望的学者对此也深感头疼,因而被搁置了多年。
王占国在仔细查阅了有关文献资料,总结前人失败经验的基础上,制定了切实可行的实验方案。他从最基本的光学实验做起,绘制有关的曲线,再进行微观的分析。设备差,实验误差很大,他就在摸熟机器性能后,对实验设备进行大胆改造。最终,他运用PN结耗尽层宽度随偏压而改变的基本原理,总结出一套实验新方法,解决了在多子系统中研究少子陷阱性质的难题。这一创新,既节省了测量时间,也提高了实验精度和可靠性。
这一难题的解决,也引起了系里同行的注意。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’。”
在详细了解王占国的实验进度和环境后,哥尔马斯提出让他使用自己的实验室。有了导师的实验室,王占国如鱼得水,满怀喜悦地开始了新的征程。他对A、B中心是否相关这一课题进行了深入研究,发现新的结果与导师等权威人士的结论大相径庭。为了慎重起见,王占国未将实验结果马上公开,而是写信向半导体研究所所长黄昆院士和副所长林兰英院士汇报。不久,收到他们的回信,信上说,物理学上没有不变的规律,不要迷信权威。科学,从来都是通过后人对前人结论的不断修正才得以发展起来的。
是啊,作为科研工作者,最基本的准则就是坚持真理。王占国受到鼓舞,再次用他提出的新方法代替原有方法进行实验,最终得出结论,硅中金施主及金受主能级也同样是同一缺陷的两个不同能态。两者都不是两个不同化学起源的相互独立的能级中心。这与郎格和哥尔马斯等联名在《物理评论》上发表的文章中所得的结论相反,这无疑是对权威学者的挑战。
当王占国把实验结果和结论交给哥尔马斯审阅时,哥尔马斯非常惊讶。当他提出的问题被王占国一一解答后,他起身热情地握住王占国的手说:“了不起,祝贺你。”
1983年11月,王占国归国。随后,经过几十年的努力,王占国成为我国第二代著名半导体材料物理专家,他的研究成果先后获得中国科学院科技进步二等奖和中国科学院自然科学一等奖。
王占国说:“要学习前人的经验成果,但绝不能迷失其中。在真理面前,没有永远的权威,要善于怀疑,勇于怀疑。”这是王占国科学探索路上的经验,如今,也是他众多学生的信念。 (王冀南)

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