《中国研究生》杂志:从迷茫到坚定——四位复旦学子的突破创新之路

作者:孙晓雷、刘莎摄影:孙晓雷、刘莎 视频: 来源:《中国研究生》杂志2024年12月刊(科研追梦,强国有我——以科研创新勇破技术迷障)发布时间:2025-02-13

临近毕业之际,复旦大学微电子学院周鹏课题组的四位优秀毕业生走在二维半导体集成电路器件和系统集成前沿,他们的研究成果相继发表于国际顶级期刊―Nature系列子刊。在二维半导体器件研发的“微观征途”上,科研创新是同学们源源不竭的动力,而导师如明灯,陪伴着学生穿越科研征途的重重迷雾。

黄晓合、曾森峰、庞星辰、刘笑先(依次从左至右)在实验室合作开展科研项目

黄晓合:探索、挫折和坚持 

作为2019级直博生,刚进课题组时给黄晓合印象最深的一句话是导师周鹏说的,“从研究生的第一天起,你们就应该把自己当作一名成熟的研究人员,而不是一名学生”。这句话一下子就把他从自由散漫的憧憬中拉回现实,使他清醒地认识到,研究生生涯的第一步,便是要转变心态和角色,变被动为主动,积极承担起研究者的责任。如何最快地学到实验技能?等着师兄师姐来教学也许轻松却并不是高效的方式,于是他守在实验室里面,在不打扰的情况下看谁在就向谁请教,比较学习不同的方法技巧,这对他实验技能的积累和探索起到了很大帮助。

而后,在与导师和同学频繁的交流中,他逐渐了解了国际上先进电子器件结构的前沿动态,形成大概的研究思路。同时,与老师和同学的沟通交流也有利于跳出自身的局限、发现实验盲点,这样就可以通过不厌其烦地迭代优化来调整方向。在课题推进的过程中,挫折是必修课,不论是实验论证还是原理设计都会遇到重复失败。针对审稿人严苛而具有批判性的意见不断地交流、思考和分析,一次次地修改实验方案、更换实验材料、尝试新的实验条件……如果把这些挑战视为提高研究质量的过程和机会,高水平的研究发表也将会是水到渠成的事情。

一个课题的完成历经挫折,但也正是保持足够的耐心去坚持推进,才能将一个个困难转化为机会。最终,黄晓合在博士生期间累计以第一作者身份发表论文6篇,包括1篇Nature Nanotechnology、1篇IEDM(领域内国际顶级会议)、1篇Advanced Materials(IF=29.4)等,其中Nature Nanotechnology上发表的用于自激活存内计算的超快双极性闪存代表作被选为期刊封面文章。正如西湖大学校长施一公先生所说,坚持必有希望,成功的背后必有坚持。在坚持的过程中,让黄晓合特别受益的是方法论的学习与借鉴。科研其实是一件非常难的事情,但正因如此,在研究中也就有机会遇到很多优秀的人。在这些优秀的老师和同学身上多观察、比较,不断学习、掌握新的方法论和思维逻辑,就可以了解到如何理解编辑和审稿人的想法,怎样更直接地凝练观点和方法等等,就可以在实践中提高自己的素养和品位。

曾森峰:徐攻渐取,扎营渐进 

2019年的秋天,曾森峰以直博生的身份加入了微电子学院,进入课题组之后,尽管他快速地学习掌握了实验室仪器设备的使用方式,然而对于科研应该做什么,如何做却依然不清晰。在研究课题的实验中,他屡屡碰壁,实验数据无法支撑想法是常态,一个最简单的器件制备问题,有时好几周没有实质性的进展,在这种压力下,他曾在无数的夜里反复思考实验方案,更换材料,改变结构,试图让实验与预期更加符合,然而这种尝试往往带来更多的失望和挫败,越是焦虑于此,越看不清问题的根源。

导师周鹏在组会上引用的一句话让他感触良多,“这个世界永远不会需要贝多芬第五交响曲,直到贝多芬创造了它”,这让他醍醐灌顶,在科研中,没有人能够完美地预设实验结果,最终的结论甚至有可能与最初的设想完全相左,但是任何有价值的结论,最终都将成为推动研究进步的碎片,因此实验失败、偏离预期并不可怕,从失败中找到价值并如此循环往复,才是科学研究的常态。在这之后,每每遇到实验上的问题,他都与导师和同学积极分析,找出下一次实验的侧重点乃至直接更换原定课题的研究方向,同时开拓自己的研究视野,寻找文献时不要局限于自己的研究方向,这样有时能够获得更多的实验思路。在这种科研训练中,不仅研究能力能够获得锻炼,同时也磨练出了他百折不挠的心态。

在复旦的五年时间里,在导师周鹏教授和刘春森研究员的指导下,曾森峰始终默默耕耘,至今署名发表SCI论文10篇,其中以第一作者身份发表论文3篇,包括Nature子刊Nature CommunicationsNature Reviews Electrical Engineering各1篇,研究成果被Nature Communications收录于合辑“2D materials research towards industrialization”中。“人生如逆旅,我亦是行人”,在科研这一站,所有人都在同世上最聪明的大脑竞争,因此身边都是优秀的同行者,多交流多思考,放宽心态,扎营渐进,一定能够在碰撞和认同中逐渐找到做事、做研究的方法和窍门。

庞星辰、曾森峰、刘笑先、黄晓合(依次从左至右)与同学毕业合影

庞星辰:兴趣是最好的老师

作为2021级工程硕士生,庞星辰进入实验室的第一天就被仪器所震撼。当教科书中的一台台仪器设备以实物的形式呈现在眼前时,他不由得对整个半导体工艺产生了新的敬意。在之后三年的研究生生涯中,大部分的时间,便消磨在了仪器之间。还记得与导师交流的第一句话便是:对光电是否感兴趣。是的,兴趣是最好的老师,当他的内心充满对科学探索的热情与兴趣之时,便是学习成长最快速的时候。刚入学之时,他一方面广泛地阅读文献学习理论知识,另一方面在实验室向经验丰富的师兄师姐学习实验方法和具体的实践经验。明确课题之后,他便将之前广泛的阅读习惯切换至针对智能光电系统的理论学习。在实验方面,在探索了无数种光敏材料,经历了无数次光电器件失效、性能不达预期的失败之后,终于设计出了适合的光电晶体管。在此基础上,又在工艺方面大胆探索,将小规模的器件规模化制备。同样,在工艺探索的路程中也遭遇了许多困难,但是在一次次与周老师、汪洋老师的讨论,与不断改进的实验步骤与工艺之后,终于将难题解决。在兴趣的指导下,他不停思考,不停钻研,最终解决了许多难题。

这个智能光电课题的完成,经历了许多的挑战,同样也培养了他思考问题、解决问题的能力。最终,庞星辰在攻读硕士学位期间以第一作者身份在期刊Nature Communications上发表题为“Non-volatile rippledassisted optoelectronic array for all-day motion detection and recognition”的学术论文,总结了研究生阶段两年的工作。科研之路通常不会是一帆风顺的,但在兴趣的引领下,解决问题的挑战之路,便成了解谜的兴趣之路,既攻克了科学问题,收获了科研的基本功与解决问题的方法论,又收获了解决问题之后的喜悦。

刘笑先:世上无难事,只要肯登攀

一代人有一代人的使命,一代人有一代人的担当,投身于关键核心技术的突破创新就是当代青年的担当。2020年春天,原本在物理专业学习的刘笑先放弃了毕业后前往美国继续研究物理的计划,选择了成为2021级微电子学院的一名学术硕士研究生,希望在这一关键领域发光发热,做出一点自己的贡献。刚进入课题组时,面对完全陌生的基础理论和实验设备,他感受到了极大的压力,开始明白自己选择的不是一条轻松的道路。导师周鹏教授告诉学生们,“科研的性质就是挑战没有人做过的事情。天下事没有难易,为之,则难者亦易”。为了弥补自己和别人之间的差距,他将一个又一个夜晚消磨在文献阅读和知识学习中。课题组里交流、开放、互相学习的氛围对他产生了很大的影响。通过积极和导师、同学们进行讨论,刘笑先逐渐掌握了实验的操作方法和基本理论,更重要的是,学会了研究问题、解决问题的科研思路,逐渐走上了科研之路。

谈到科研的秘诀,刘笑先觉得最重要的是投入。科研的动力来源可以有很多种,有的人是因为享受探索未知的乐趣,有的人是因为喜欢解决难题的成就感。因为有了动力,才能全身心地投入研究中去。全身心投入的科研是不分时间地点的,有的时候实验失败了,回到宿舍躺在床上还在思考失败的原因和下一步怎么做,很多点子就是在这种情况下突然想到的。在刚入学不久后就赶上了新冠疫情导致学校封控,那段时间的科研经历让他印象十分深刻。实验停下来了,但是思考不能停下。在那段时间里,课题组的小伙伴们依然全心投入在科研上,在导师的指导下,大家在线上频繁地展开“头脑风暴”,在大量阅读文献的基础上提出自己的想法,并展开讨论。正是在那段时间,他广泛阅读了数百篇文献,在师兄和导师的帮助下,完成了人生中第一篇论文的写作,也形成了他后续的课题研究方向,这篇论文后来发表在Nature Materials上。课题组这种“头脑风暴”的传统由来已久,大家围绕一项工作、一个点子展开争论,畅所欲言,给出自己的建议。他在这样不断的争辩和讨论中逐渐思考、逐渐理解、逐渐修正错误,科研工作也逐渐完善、逐渐成熟,最终形成论文。刘笑先在硕士研究生期间共发表了论文5篇,其中第一或共同第一作者3篇,包括Nature CommunicationsNature Materials两篇子刊,成果被评为热点论文和编辑精选五十佳论文。科研的本质决定了它不可能是一帆风顺的,但是通过我们全身心的投入,不断地学习,不断地集思广益、接受批评,问题总会解决。

刘笑先(左一)、庞星辰(左二)、黄晓合(左三)、曾森峰(右三)与周鹏教授(左四)、同学们合影

这四位毕业生聚焦二维半导体前沿电子器件的发展,围绕新机理逻辑、存储和感知原型,实现了从单器件到规模化集成的高性能器件功能演示,以第一作者身份发表了多篇高质量论文。累累硕果的背后,是复旦大学拔尖创新人才培养沃土的滋养,是课题组多年如一日的深耕与持续的科研探索,更是同学们勇于打破传统,大胆创新的科研精神。

制图:实习编辑:沈家怡责任编辑:李斯嘉

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