不啻微芒 造炬成阳

作者: 曾子凌

蓦然回首,我常常为自己与物理这段说不清道不明的缘分感到庆幸欢愉。源于立志之高也,成就笃行之功也,终得玉汝于成也。在英才计划的契机下,我一路走来,学到了很多很多……

云程发轫 培风图南

一开始,英才计划对我的吸引缘起于能与大学教授一起做科研的愿望。谈不上天资聪颖,相较于其他竞赛生同学,我的理科学习并没有突出的优势,有的仅仅是对物理学科纯粹的兴趣和热爱,以及对科研前辈的崇拜与敬仰。但小小的星光向往浪漫,终究抵不住璀璨银河的诱惑,我还是来了。怀揣着紧张焦虑,我不奢望能在层层选拨中一直走下去,只能默默慰藉自己:也许物理并不是属于我的天地。

出乎意料的是,披荆斩棘,柳暗花明,我很幸运地入选了英才计划,这意味着我可以在厦门大学张峰教授的带领下,开启前所未有的科研之旅。虽然担心跟不上进度,可在那一刻,更多的惊喜与感激充斥着我的内心。

行远自迩 笃行不怠

能力突破的第一步是丰富自己的知识储备。培训初期,翻阅着晦涩难懂的文献书籍,大量陌生的概念在头脑中翻涌,在相似的概念里反复“横跳”,无奈中我只能打趣自己:人嘛,总是该为自己的心动买单。更重要的是,导师总能把冷冰冰的概念转换成灵动贴切的语言,帮助我们从本质上体会理解。比如把栅极和漏极比喻成水龙头的开关和管道是常有的事。同时,他还要求我们要擅于提出疑问,并能用自己的语言重新叙述概念。

最令我印象深刻的是导师对培养乃至生活中的任何一件小事都有着高要求、高标准。我清晰地记得,每次下课后,他都会反复强调“凡事只要想做,就要做到最好”。原来总是不太理解他的精益求精,只觉得有些较真与严苛。渐渐地,在后续的研究过程中,当面临实验衬底材料出错、曲线拟合失败、实验结果反常、焦头烂额地查找忘记命名保存的数据时,我才深刻意识到,严谨之于科学,不仅仅是一种基本的态度。

朝乾夕惕 功不唐捐

力不从心常常被称作高中生活的代名词。对于不太擅长时间管理的我而言,平衡课内外的学习时间不乏为一大困扰。学习任务繁重,周末时间紧迫,面对一个又一个时间冲突,我常常感到身不由己,分身乏术。然而,紧锣密鼓的培养过程要求我必须在时间管理上作出改变,对自己的学习和生活有更强的掌控力。此外,英才计划涉猎的知识为有些枯燥乏味的校内学习注入了新鲜血液,在拓展视野的基础上,原理性的解释更加有助于课内知识的巩固和提升。建立起信心后,我的理科学习的“任督二脉”被相继打通,慢慢地变得得心应手起来。高效高质的时间规划、扎实有序的学习安排,无疑成为最大收获。

疫情给线下研讨带来了一定的困难,但是学习进程不能因为疫情而停滞不前。在不能面对面教学的日子里,线上学习变得格外重要。阅读、汇报、心得分享、定期网课、编程基础知识学习……回想起来,繁忙精彩的线上学习在回忆里闪烁着求知若渴的光芒。

天道酬勤 力耕不欺

在导师团队的研究方向中, 我选取宽禁带半导体SiC MOS 器件氧化层陷阱研究为主要课题。通过搜集阅读各类前沿文献及综述,我了解到SiC MOSFET 在新能源汽车、轨道交通、光伏逆变器等领域的广阔运用前景。以新能源汽车为例,SiC 耐高温、击穿场强高等优越性能,可以使其电驱动系统朝着更高效率、更持久续航方向发展。

在电容器的设计与制备中,在团队研究生的指导下,我借助仿真软件完成了结构设计,通过编程建立器件结构,用SDevice 仿真其电学特性。随后,我学习了实验室中制备SiC MOS 电容器的不同工艺原理和具体流程,其中,直接氧化SiC 是得到氧化层最简单、最常用的方法。在热氧化过程中,SiC 中的碳原子大多与O2 反应生成CO 扩散出去,另一部分碳原子填补SiC 中碳的空位。同时,在界面处仍存在残留的碳原子,由此产生的器件测得平带电压漂移和滞回较为显著。在实际制备器件的过程中,氧化物和半导体间的界面会存在较多的栅氧陷阱电荷,在器件开启和关断的过程中会俘获和释放载流子,使阈值电压发生漂移,很可能造成器件被击穿失效。

为此,在导师团队的启发下,我创新性地尝试了先沉积Si 后氧化的方法,制备以SiC 为衬底、沉积SiO2 的MOS 器件。在实验过程中,用Origin软件画出测得的C-V 曲线, 再用MATLAB 拟合处理, 计算对应的电容,依此对器件的特性进行细致研究。我欣喜地发现,由于自限制条件,高温(900 ℃) 下Si 会被氧化, 而SiC 在1 000 ℃以上才会比较快地被氧化,与传统的直接氧化方式相比,先沉积Si再氧化的方式,能够有效减少栅氧陷阱,改善SiC 和SiO2 界面的质量。在MOS器件的实际应用领域中,研究栅氧电荷的充放电过程、减少氧化层近界面陷阱对降低器件开关损耗具有重要意义。

为期1 年的培养过程中,我先参加了导师在厦门大学开展的现代物理技术课程,对芯片制备所需的真空技术和薄膜生长及薄膜表征技术有了较为全面的认识,然后研读了《半导体器件物理与工艺》。同时,我积极参与导师团队的研讨,亲身参与实验,在后期撰写了以SiC MOS 器件为主题的论文并参加全国视频答辩,很荣幸最终被评为优秀学员。

前程似海 来日方长

这一路,导师的指导、父母的陪伴、同学的鼓励让学习中的风雨兼程少了几分狼狈与煎熬。在导师的言传身教下,我对物理学科的兴趣和素养不仅得到了显著提升,而且拓宽了学科视野、优化了学习方法、磨练了意志品质。第一次踏入实验楼,满怀着的是好奇心下的新鲜感与求知欲下的满足感,当晚上走出实验楼时,炽热的悸动褪去,留下的是疲惫和倦怠。夜已深,物理大楼仍灯火通明,盏盏灯火见证着物理科研人的艰辛与不易。为期1年的培养,心中学识逐渐丰盈,肩上的责任感与使命感却愈加沉重。

英才计划教会我的不只是知识和概念,更是一种理念与态度。它不只是陪跑,不止于走形式和过程,而是真真切切地体会科研的过程,感受科研的乐趣。从理论知识到实际操作,从开会研讨到论文撰写,心中成就感最深的不仅是历尽万难熬出论文,更是一次次挑战赋予我的力量——我好像真正抓住了心之所向,能持之以恒、毫无怨言坚持下去的东西。通过英才计划,我为自己不太起眼的物理之梦,创造出了一个小小世界。在这个小世界里,我可以打破刻板印象尝试自己一直想做的事,可以挑战原来以为做不到的事情,让我有机会触摸看似遥不可及的科研理想。

英才计划顺利结题,优秀论文答辩评议,我认为,这不是结束,而是另一个开始——物理之梦,扬帆起航。在未来,我必将冲破更加澎湃的风浪,迎接愈加广阔的海洋,行稳,致远。

物理之行,路漫修远,上下求索;唯望和光同尘,与时舒卷,不啻微芒,造炬成阳。

曾子凌

2022 年英才计划物理学科学员

就读于福建省厦门第一中学。师从厦门大学物理科学与技术学院张峰教授,围绕“宽禁带半导体SiC MOS 器件氧化层陷阱”开展研究,被评为优秀学员,参加西安交通大学主办的英才计划物理学科特训营。

经典小说推荐

杂志订阅