不忘初心 师德贯焕丨张群教授访谈——教研相长,开拓创新

作者:发布时间:2019-06-05浏览次数:56

张群

复旦大学材料科学系 教授 博导



教育背景

1982年毕业于复旦大学物理系,获得电子物理专业学士学位;
1992
年毕业于日本东京工业大学,获得电子物理专业硕士学位,1995年获得电子物理专业博士学位;
1995
年前往日本国立北陆先端科学技术大学院担任大学助教;
1998
年到复旦大学工作,现为材料科学系教授、博士生导师。


研究领域

薄膜物理与技术

真空物理与技术

显示技术


学术任职

曾任材料科学系物理电子学教研室主任,材料科学系教学副系主任。现任系教授委员会主任、复旦大学教学指导委员会委员;

中国真空学会理事、副秘书长、薄膜专业委员会委员、显示技术专业委员会委员;

TFT-LCD关键材料及技术国家工程实验室副主任,技术委员会委员;

SID北京分会AMD技术委员会委员;

《真空科学与技术学报》副主编、《真空》学报编委。


学术成果

已发表论文一百二十多篇,其中SCI 论文80余篇。获国家发明专利9项,实用新型专利2项,受理发明专利2项。


采访实录



1、您的研究方向是什么?这些研究在生活中有什么应用?


      课题组的研究方向是薄膜物理与技术、真空物理和技术,宽禁带半导体薄膜晶体管为主的显示技术

      这是根据国家经济发展和技术发展趋势,结合个人的专业背景、研究兴趣和实验条件而确定的。目前的主要研究内容集中在氧化物半导体薄膜晶体管及其在显示技术领域的应用

      近年来,我们在开发新型氧化物半导体沟道层材料、研制新型氧化物半导体薄膜晶体管器件、确立真空法和溶液法制备参数与薄膜及其TFT器件性能之间的关系、分析表征器件在偏压、温度、氛围、光照等条件下的器件性能及其电学稳定性、模拟计算和物理机理解析等方面开展了一些工作。

      承担和完成的相关科研项目有:国家自然科学基金重点项目1项,面上项目4项;教育部博士点基金项目2项;科技部国际科技合作项目1项;上海市科委科研计划项目1项;还有与企业的一些横向项目。已发表论文一百二十多篇,其中SCI 论文八十多篇。获国家发明专利9项,实用新型专利2项,受理发明专利2项。另外,我们参与了中航光电子、上海天马牵头的TFT-LCD关键材料及技术国家工程实验室的申报工作,获国家发改委的批准,学校成为了该工程实验室五家理事单位之一。

      我们的工作也得到了国际同行的认可,先后应邀在不少国际会议上作报告。主要有:

  • SID Display Week 2018, 2018 International Thin-Film Transistor conference (ITC 2018)

  • The 15th International Conference on Advanced Materials (IUMRS-ICAM 2017)

  • 16th International Meeting on Information Display (IMID 2016)

  • E-MRS Spring Meeting 2016

  • 9th International Symposium on Transparent Oxide Thin Films for Electronics and Optics (TOEO-9, 2015)

  • 4th International Symposium on Transparent Conductive Materials (TCM2012)

      众所周知,作为人机界面的显示器及显示技术正在向大尺寸、高清晰度、高速动态响应、透明显示、3D显示、柔性显示等方向发展。显示技术中的共性技术就是有源矩阵薄膜晶体管驱动技术。我国已经把发展新型显示技术产业作为未来几年的重要产业发展方向之一。目前广泛使用的a-Si:H-TFTs的载流子迁移率低,一般小于1 cm2/V·s,电流供给能力较弱,不能适应快速、大面积和更高清晰度显示的需求。而且,a-Si TFTs的电学稳定性较差,阈值电压的漂移可高达10 V。低温多晶硅(LTPS)TFT凭借其较高的载流子迁移率,以及出色的稳定性,具有响应速度快、亮度高、清晰度好等优点,是继a-Si-TFT的一种主流技术。但是,LTPS-TFTs的主要缺陷是由于晶界导致的电学性能短程不均匀性,以及大面积激光晶化造成的长程不均匀性。LTPS-TFT技术同时具有工艺复杂、设备昂贵、成本高,以及虽说是低温多晶硅,工艺制程温度需要500-600℃,不能适应柔性显示的需求等问题。

      氧化物TFT在载流子迁移率、均匀性、像素电路的简单性、阈值电压的漂移性、光稳定性、驱动电路集成、适应显示面板、工艺温度、适用基板、产额和成本等方面具有优越性。因此,氧化物TFTs无论在TFT-LCD显示,AMOLED显示,量子点显示,还是Micro-LED显示,都表现出强大的竞争力。氧化物TFT的研究和开发,适应了社会向信息化、数字化、网络化、便携化的发展趋势。研究工作可以应用于电视机、电脑、手机、GPSAR/VR、电子书、公共显示,以及智能眼镜、智能手表、健康监视腕带等可穿戴设备,满足信息娱乐、社交分享和健康管理等的生活需求。


2、请问您在求学的过程中是如何发现研究兴趣,确定研究方向的呢?


      我本科毕业于复旦大学物理系电子物理专业,之前该专业的主要研究内容是真空物理与技术,即真空的获得、真空的测量、真空环境中材料的形貌和结构分析、能谱仪、质谱仪的研发,真空环境中材料特别是薄膜材料的制备等。

      真空物理和技术与日常生活、高新技术、国防军事、国民经济等密切相关。从电灯泡、日光灯、吸尘器等生活用品,真空冶金制备各种高品质不锈钢和合金材料、物理气相沉积和化学气相沉积技术制备各种功能薄膜材料,如微电子领域原子层沉积(ALD)技术制备Al2O3介质层,金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备GaN制造LED,扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜TEM的样品形貌和结构分析,基质辅助激光解吸离化-飞行时间质谱法(MALDI-TOF)的蛋白质结构测序,到我国迄今为止最大的大科学装置和大科学平台:中能第三代同步辐射光源-上海光源,目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一,国际热核聚变实验堆(ITER)计划,一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克等,无不需要真空物理和技术的支撑。

      早期电视机的主流技术是阴极射线管(Cathode Ray Tube, CRT)、俗称显像管,类似于示波器。其显示原理是在真空中利用高能电子束在电磁场的作用下轰击荧光屏而发光的技术。虽然它具有显示品质好、亮度高、性能稳定可靠、色度均匀、寻址简单方便、全视角,寿命长、价格低等优点,但是它的工作电压高、体积大、辐射强、功耗大、分辨率低、尺寸越大越笨重等缺点,经过了一百多年的发展后陷落到持续衰落的困境。

      正是因为CRT电视机技术的普及和真空物理和技术的高度融合,我对显示技术产生了兴趣。巧在毕业之后,进入了电子工业部的一家研究所的显示研究室工作,又参与了电致变色显示和等离子体显示的研发工作,使我成为了显示技术领域的一名老兵。2003年,Science发表了IGZO-TFT薄膜晶体管的论文,我意识到这是一项具有良好应用前景的工作,就着手开展了新型氧化物半导体沟道层及其薄膜晶体管的研究工作,以期为显示技术的共性技术贡献自己的绵薄之力。TFT显示技术被称之为Jiant Microelectronics,即巨型微电子,虽然它的工艺尺寸远没有微电子那么精细,但微电子的基板尺寸最大12英寸即30厘米;而10代线基板尺寸为300厘米,正所谓小有小的限制,大有大的难处。


3、请问您担任《真空》杂志的编委有什么契机和原因?


      学报是相关学科科研信息传播的窗口和学术交流的平台。学报编委会具有拓展论文稿源、保障论文质量、提高期刊档次、扩大期刊影响、发掘、培养、推荐人才、加强外联、及时反馈各方意见和建议等作用,发展和推进学报的编辑出版工作。

      编委的学术水平及其对期刊的关注程度影响着期刊的发展。通常学报的编委由学科带头人和重要学术骨干担任,他们的科研项目多、学生多、科研成果多,论文的产量和质量有保障。

      我想对照上述要求我做的还是很不够的,但是学报编辑部主动来函邀请担任学报编委,我欣然应允。主要是想为真空科学与技术做些力所能及的事情;也许与我经常为杂志评审论文,严把论文质量关,以及经常投稿论文有关吧


4、今年是您在复旦大学材料科学系任教的第20个年头,请问您在期间感受到了材料科学系怎样的变化?(注:采访在2018年进行)


      任教20年来,材料科学系无论在学科建设、师资队伍建设、教学还是科研方面都取得了显著的进步。举例来说,教学方面,从原来没有精品课程,到只有一门校精品课程,到现在有4门校精品课程,以及2门上海市精品课程,进步非常之大;师资队伍方面,高层次人才越来越多。科研方面,高质量论文数量、科研项目和科研经费比之前有了快速的提升。本科生科创活动的积极性非常高,参与人数也越来越多,成果越来越好。为培养学生的国际视野,每年派送优秀学生去海外著名大学交流学习的人数也越来越多。

      2010年以前,虽然我们是材料科学系,但被称之为物理二系和化学二系,也就是材料物理和电子科学技术专业,基础课程主要是物理系的课程,而材料化学的基础课程,主要是化学系的课程,三个专业的培养方案中,没有材料类的系平台课程。有的学生反映,虽然是材料系的学生,没有修读过一门材料类的课程就毕业了,我们的专业特色不突出。经过系领导的反复研究、系教学指导委员会和全体教师的多次讨论,确定了将材料科学导论、材料结构与性能、材料分析、材料制备与加工、以及材料综合实验5门课程作为系平台课程。虽然这5门课程还在不断优化的过程中,其中《材料科学导论》已经建设成为上海市精品课程。

      另外一个显著的进步是专业实验室条件的改善。以电子物理专业实验室为例,刚进系时,专业实验课程的实验内容是上世纪70年代在各课题组研究成果的基础上设置的,实验设备亦由课题组资助购置,反映的是70-80年代的水平,虽然实验老师认真维护,保证实验课程正常开设,但设备十分陈旧,实验内容与科研内容脱节严重,不能适应学科的发展与教学的实际要求。在学校教务处的大力资助下,在系领导的重视和在相关老师的努力下,顺应学科发展和研究内容的变化,对大量专业实验内容和仪器设备进行了更新,初步适应和满足了学科的发展、教学的要求、社会的需要。

      记得有一次系里搞征集系徽活动,我草拟了这样一个系徽:主要由MSMaterials Science两个字母构成,M设计成两座山峰,寓意复旦材料人注重教研相长,既注重教学质量的提升和高素质学生的培养,又注重前沿课题的研究,探索自然现象、投身解决国家经济建设和重大工程需求中的技术问题,为国家勇攀教学高峰和科研高峰;S横写,并设计成接近无穷大的符号,寓意复旦材料人注重开拓创新、不拘一格、思路活跃,勇于挑战,在材料系师生的共同努力下,具有无限的发展空间。


5、课题组内有哪些令您印象深刻的人或事?这些人有哪些特质,他们现在的发展方向是什么?


      我们课题组尊重学生的人生规划、支持学生的个性化发展。组内优秀的学生,具有共同的特点:目标明确、规划合理、学习认真、工作努力、积极主动,乐观向上,富有团队精神。虽然我从不设定任何额外的指标要求,但是他们热爱学习和探究,具有良好的自我驱动能力。有的学生在校期间经常没有星期六星期天、勤于实验、深入思考;更多的学生没有因为设备稳定性差,实验数据重复性不好而叫苦连天;有些学生维修设备不怕苦、不怕累、不怕脏、任劳任怨,至今印象深刻,历历在目。

      姚绮君,博士后,2009年清华大学博士学位,2009年至2011年在课题组进行博士后科研项目,SID北京分会Touch and Interactive Displays分会委员。现任上海天马微电子有限公司先进技术研究院副总工程师,先后参与负责多项新技术的预研和产业化推进工作。负责的内嵌式触摸屏技术开发项目获2016年度上海市科学技术奖二等奖,获得浦东职工科技创新英才称号,上海市学术带头人等。

      博士毕业生有:李喜峰、黄延伟、李桂锋、杨铭、浦海峰、岳兰、杨曌、杨建文等。

      李喜峰2006年毕业,上海大学教授,博导,上海市优秀技术带头人,上海曙光学者,国际信息显示学会(SID)北京分会技术委员会委员,上海市真空学会常务理事,真空电子与显示专委会主任,获上海真空学会“青年创新奖”,获上海市科技进步一等奖。先后主持科技部国家重点研发计划课题,国家自然科学基金面上项目、上海市科委重点项目等多项课题。申请发明专利46项,授权发明专利19项。

      李桂锋2010年毕业,现任上海天马微电子有限公司XRD项目部技术专家,负责 X ray sensor和指纹识别sensor的工艺开发,新品导入和产品良率方面的工作。开发了柔性sensor Array 制备工艺,完成样品制备。完成多款sensor产品导入和转量产工作,解决了产品多项斑、线类不良提升良率。目前已有十余款产品稳定出货,年出货量达8000片。

      浦海峰2014年毕业,现任科磊半导体设备技术(上海)有限公司5D应用工程师。5D是该公司为应对越来越精密的半导体制程所组建的新产品,主要为国内外先进半导体设备制造公司(如intelsamsungtsmcglobalfundry,中芯国际,长江存储等)提供先进的制程控制方案,提高客户的良率,降低生产成本。所参与的通孔偏移量测方案受到广泛认可,很多客户将其作为主要的量测方案。

      岳兰2013年毕业,现任教于贵州民族大学材料科学与工程学院副教授,从事氧化物薄膜晶体管及其在信息显示领域应用的研究工作。主持国家自然科学基金青年基金项目1项、贵州省自然科学基金项目1项;已发表论文近二十篇,其中 SCI论文六篇;获国家发明专利2项,受理国家发明专利1项。获校2014学年度“教学标兵”、2015学年度 “校级突出贡献奖”、2018年“教师说课竞赛二等奖”以及“贵州省高层次人才绿卡”。

      杨曌2016年毕业,现在广东风华高新科技股份有限公司研究院,任薄膜集成技术组负责人,主要从事薄膜LCR及相关集成元器件研发工作。

      杨建文2018年毕业,现任上海师范大学数理学院讲师。曾获上海市优秀毕业生,国家奖学金,复旦大学优秀学生标兵,协鑫奖学金,米开罗那奖学金,全国薄膜会议优秀论文奖,中国真空会议博士生优秀论文奖,国家励志奖学金等。

      硕士毕业生有:叶钢锋、王伟军、缪维娜、王颖华、施展、周俊、刘保营、严海、崔璨、王乃倩、孟婷、曲明月、傅若凡、皮树彬,留学生:稻秀美,等。

      硕士毕业出国留学的有:叶钢锋,2003年,密西根州立大学;黄丽,2007年,卡耐基梅隆大学,李洪磊;2011年,马里兰大学,等。

      王颖华2009年毕业。现任瑞穗银行(中国)有限公司咨询部高级经理,主要从事中日两国间企业的投资咨询,战略咨询以及并购重组等。曾参与主导某日资零售企业收购中资便利店项目,某日资餐饮企业中国投资项目等,工作能力多次受到客户肯定。

      冯佳涵2012年毕业。现任强生消费品中国制造卓越部经理,负责中国区强生制造系统项目集管理,成本优化以及一些供应链项目研究。今年成功支持了强生婴儿全系列焕新上市。获得了亚太区强生制造系统优秀项目负责人荣誉,精益黑带认证和PMP项目管理专业人士认证。

      严海2015年毕业。现任招商银行信用卡中心资深产品经理,开发新产品、制定并编列预算(每年超2亿)、制定产品IP、权益、价格策略、进行产品功能权益的开发与合作谈判等;作为项目负责人,负责沟通协调前端媒体投放、品牌推广、系统开发、重资产经营、生命周期经营的统筹规划等;获得招商银行信用卡中心2016年度奋斗之星。

      崔璨2015年毕业。曾获校光华奖学金、校优秀学生干部等荣誉。毕业后进入华润置地,先后担任公司营销管理部研究主管、上海项目策划经理等。目前在平安不动产总部任职投资评审经理,对接长三角及华中地区的重点城市,主要负责公司的项目投资风险控制工作,出具项目风险意见书,协助公司的投资决策工作。

      王乃倩2016年毕业,现在上汽通用采购部工作,主要负责汽车内饰门板。在两年多的工作中,完成了8项采购项目。除此之外,还加入部门零件及工艺模块优化小组,学习并推动成本模块优化方案。2017年获得公司采购新人奖,2018年被评选为公司采购之星。

      曲明月2017年毕业,安永华明会计师事务所审计师,主要工作是为上市公司进行财务报表审计和为拟上市企业进行IPO审计。目前所在团队已助力汇付天下和正荣地产在香港联交所成功上市。

本科生在我课题组开展科创活动或完成毕业论文,出国留学的有:赵薇,徐国强,万润来等。

      创业代表有:金炯2003年毕业后直升浙江大学研究生。2013年创立杭州赛威斯真空技术有限公司。公司主要从事科研型镀膜装置及超高真空非标系统的开发,设计,生产。目前客户覆盖长三角的大部分高校,科研院所,以及几家大型的上市企业。公司目前已授权实用新型专利共10项,发明专利7项(已受理),年营业额1200万左右,每年增长超过30%2016年,兼任浙江省真空学会秘书长至今。2018年,公司完成第一轮500万元融资,由赛伯乐旗下IP基金领投。

      就业代表:徐成豪,08年毕业,现任中国银行股份有限公司上海市分行财务管理部预算管理团队主管。主要负责中国银行上海市分行经营计划及财务预算编制和分析,资产负债管理,费用资源配置与管理,辖属机构及部门绩效考核及管理工作。近年参与的重要工作有中国银行IT蓝图项目投产、中国银行上海自贸区系统建设,个人和所带团队多次获得中国银行系统内和分行优秀奖项,所在团队曾获评中国银行青年文明号。

      我由衷地为课题组毕业生取得的成绩而高兴,衷心祝愿课题组所有毕业生工作顺利,事业兴旺。


6、您在本科、硕士、博士期间都攻读的是电子物理专业,在大学生常对专业感到迷茫、热门专业不断更新迭代的当下,请问您觉得大学生应当如何看待自己的专业,如何坚持初心?


      当代科学技术发展日新月异,学科交叉、知识融合、技术集成成为社会特点之一。社会迅猛发展变化导致的结果是,不但本科生的专业属性不强,即使硕士研究生的专业属性也不强。过去,社会发展变化的节奏比较慢,一旦掌握了某一专业知识或专业技能,就几乎能够一辈子在某一专业领域谋求职位和发展,即所谓“一招鲜,吃遍天”。

现在,虽然专业本身也在不断发展变化,但是依靠单一的专业知识和专业技能,很难适应社会发展变化的需要。就拿显示技术领域来说,原来CRT电视机的专家和工程技术人员,由于液晶显示技术的发展和普及,如果当时没有及时学习和跟进,就有可能被淘汰出局。而液晶显示技术的专家和工程技术人员,如果不及时学习AMOLED显示技术、量子点显示技术、Micro-LED显示技术等,也有可能在未来被淘汰出局。因此,大学生在校期间,除了部分学生专业目标明确,计划继续读博深造以外,要把学习某一专业看成是培养自己自主学习能力和终身学习能力的重要平台,充分利用复旦大学一流的师资资源、优秀的学生资源、优良的科研条件、先进的软硬件设施、扎实的实验实践、丰富的社团活动,牢固掌握基础知识,不断提高综合素质;充分利用复旦大学综合性和国际化大学的优势,重视培养自己的科学精神、人文情怀和国际视野,把自己培养成自身发展目标明确、既有专业素养和科学理性、又有人文主义的真、善、美,科学和人文珠联璧合、相得益彰的交叉型、复合型人才

      由于我十多年来参加系招生宣传工作,接触过不少考生和家长,考察过学生在高考选择专业时的具体想法、做法和实际被录取专业的情况,觉得学生最后在大学就读什么专业从报考的角度可以分成四种类型:1. 兴趣导向型,2. 特长导向型,3. 专业导向型,4. 分数导向型

      兴趣导向型的学生,其兴趣爱好明确,喜欢什么和不喜欢什么分得非常清楚,高考时选择进入自己感兴趣的专业学习。如愿以偿之后,对自己感兴趣的课程和活动会非常投入,具有学习的主动性和积极性,并能取得良好的学习效果和研究成果。

      特长导向型的学生,也就是基于自身条件和兴趣、爱好,通过长期学习和训练,在数学、物理、化学、或者全部课程学习方面,都具有特长,形成了明显超出同龄人一般水平的能力。特长导向型学生的特长和其选择的专业一致时,就会表现出异于一般学生的天赋和能力,往往成为大家崇拜的“学霸”。

      一般来讲,兴趣爱好和特长是密不可分的,但有时也会发生偏离。也就是喜欢的东西并不是自己擅长的东西,擅长的东西也不一定是自己喜欢的东西。比如,有同学非常喜欢经济,但是数学基础相对薄弱,不太擅长数学,到后来会觉得学经济一点也不轻松。再比如说,某同学擅长数学或物理,结果发现自己并不是非常突出。造成这一现象的原因可能是比较的平台不同造成的。原先被认为擅长的东西,是根据他所处的中学或地区而言的,到了大学以后,比较的平台更大,范围更广,特长变得不太明显了。这时候自己一定要积极面对。否则,在相对宽松的学习环境中,以自学为主的学习方式下,有可能表现出比其他同学更难适应专业学习的倾向。

      专业导向型的学生,按理往往根据自己的兴趣爱好和特长选择专业,但有时会根据社会舆论、媒体报道、亲友影响等选择所谓的热门专业。进入大学学习之后发现该专业并不是自己喜欢的专业,或者不是自己擅长的专业。如果这时不去积极转换思路、调整心态、分析原因、采取措施,就有可能产生厌学情绪。

      而分数导向型的学生,则由于种种原因,考试时没能发挥自己应有的水平,无法进入心仪的专业。当所学的专业不是自己兴趣和特长所在、是被动选择的时候,就有可能对未来产生迷茫。

      复旦大学的大类招生,录取时尽可能满足第一专业志愿,一年级的专业分流和二年级的转专业,为避免上述一些情况的出现设计了很好的招生制度。2+X培养模式的推出,也为学生的各种发展模式提供了极好的制度和平台。即便如此,如果出现上述情况怎么办?要将这种情况作为人生中的困难和挫折予以高度重视,及时调整自己的思路和心态,磨练自己的意志,勇敢地去适应现状。同时,继续保持自己的爱好和特长,在进一步深造或就业时,转到自己喜欢和擅长的专业,实现自己的人生规划。

      因此,需要分析自己喜欢的是否为自己擅长的,社会热门的是否为自己喜欢和擅长的。专业上坚持初心固然可贵,但是同时必须开放心态,自我迭代;专业上另辟他径未尝不可,但是同时需要不断分析、保持定力,避免人云亦云,或者被不负责任的媒体报道所左右。以乐观的精神、积极的态度、坚强的意志、不懈的努力,去完成学业,去从事自己既喜欢又擅长的工作,书写各自人生的摩尔定律,是一件值得欣赏和向往的事情。

       但是无论如何,应该加强三种基本素质的提高:

     一是基本技能。阅读能力、书写能力、倾听能力、表达能力;对于材料系的学生而言,应该不是问题,如何更好地全面地具备这些基本技能,需要我们重视。

     二是思维能力。学习并掌握新技术的能力;发现问题、分析问题并解决问题的能力;创造性思维,产生新想法、考虑各种因素作出最佳决定的能力。

     三是个人品质。有责任感、敬业精神;自重、有自信心;有社会责任感、集体责任感;自律、正直、诚实。

     这三种基本素质,也许是任何职场对员工的基本要求。


录音整理丨黄可依 刘静 陈蕾

视频剪辑丨黄可依

编辑排版丨刘静