從1985年讀博期間開始對氧化鋅薄膜摻雜與光電應用研究算起，葉志鎮對寬禁帶半導體材料的摸索已經整整35年。
一個晴朗的午後，記者走進新當選中國科學院院士的浙江大學材料科學與工程學院葉志鎮教授的辦公室。“鍥而不捨，金石可鏤”幾個醒目的大字，就擺在葉志鎮辦公桌的正對面，令人印象深刻。
葉志鎮說，一輩子能做好一件事就值了，我還會繼續做下去。
天生我“材”必有用
葉志鎮先是在浙大電機系完成了本科學業，隨後又在光儀系讀了6年研究生，這樣的綜合學科交叉背景對他今後的科研工作起到了重要作用——正是在讀博期間，葉志鎮開始從事的氧化鋅相關研究。
基於寬禁帶半導體材料的電力電子器件，比傳統的硅材料器件能耐受更高的電壓，具有更優異的導熱性能和耐輻射能力。“氧化鋅是一種寬禁帶半導體材料，它的優勢就在於兼具各種性能，用途非常廣泛。”葉志鎮介紹，把氧化鋅作為寬禁帶半導體電發光材料來使用，是一種新的應用方向，有許多科學難題亟待解決。而氧化鋅二極管電發光的首要前提是形成p-n結。
由於寬禁帶材料摻雜非對稱性，單一受主雜質固溶度低、穩定性差，再加上受主能級深，空穴濃度達不到應用要求。這些性質導致高空穴濃度穩定的氧化鋅p型摻雜成為國際公認的科學難題。曾有相關科學家預言，p型氧化鋅是不可能完成的任務。
怎麼辦？天生我“材”必有用！葉志鎮和團隊經過30餘年努力，
原創地提出了不同離子尺寸的雜質共摻和應變補償與電子態雜化的兩種元素共摻原理及其方法，將氧化鋅空穴濃度的國際水平提高了2個數量級，同時穩定性比單摻時提高了5倍。在此基礎上，率先實現了氧化鋅p-n結的室溫激子紫外發光，並將氧化鋅多量子阱結構的內量子光效從28%提高至61%。葉志鎮針對科學難題所取得的重要突破成果，使得氧化鋅在新的領域有了用武之地。葉志鎮二元共摻原理與技術研究創新成果，豐富與發展了半導體摻雜理論，獲得了國家自然科學二等獎，並且得到國際同行肯定與應用，不僅對氧化鋅研究推進有重要意義，也對其它寬禁帶半導體摻雜有借鑑意義。 “氧化鋅在量子通訊、透明電子、傳感壓電器件等方面具有眾多應用前景，是5G時代的重要材料。”葉志鎮介紹，而且它所發出的紫外光用途很多，不但可以做白光高效發光，還能運用於各種消毒，“說不定以後也會有手持發光儀，只要拿著它照一照就可以殺菌。”
葉志鎮說，這些技術的突破，受到了國家基金委重點項目的不斷資助。也正是因為技術推進的需要和國家戰略的需求，他們才不斷開拓原始創新，並一直居於國際前沿。目前全球已有24個國家117個單位跟進研究，通過共摻技術製備p型ZnO的工作成為國際光電ZnO研究的一個主流方向。
科研成果不能深藏在山洞裡
一般的常識，透明的物體不導電，導電的物體不透明。1985年，葉志鎮在研究氧化鋅時，就提出摻銦製備透明導電薄膜，一開始還被質疑“怎麼可能”，最終這個項目於1988年獲得了浙江省科技進步三等獎。
隨著研究的深入，科研工作者發現氧化鋅和氮化鎵有著極為相似的特性，而且還具有氮化鎵所不具備的優勢，例如物產豐富、原料價格低，環境友好不易造成汙染等。
於是，葉志鎮萌發了讓氧化鋅來做LED芯片用透明電極材料的念頭。科研過程當然不是一蹴而就。為了解決氧化鋅高導電率材料的難題，葉志鎮團隊發明了氧化鋅n型的鋁摻雜技術，透射率高達90%，性能達到國際領先，並增大出光角提高外量子效率，為千億LED產業進步作出重要貢獻。
葉志鎮和團隊的努力，讓科研成果不再成為深埋在山洞裡的寶藏。
這項技術2010年轉讓給國際第二大LED芯片企業，實現規模生產應用，產品出口歐美國家並取得顯著經濟效益。此外，由於氧化鋅的維納結構形態豐富，納米結構可控生長，這樣就可以做很多種類的探測器件。葉志鎮帶領著課題組在紫外探測、傳感探測等方面也做了很多的創新研究工作。
葉志鎮說，這麼多年一步步走來，前後已經有50多位博士生、100多位碩士生參與進來。在他不大的辦公室裡，擺滿了各個時期學生們的畢業論文。葉志鎮說，在人的成長過程中，要做好一件事，除了自己錨定目標，還需要團結一支隊伍。
努力使人進步，虛心使人進步
1977年，葉志鎮作為恢復高考後的第一批大學生進入浙江大學，而在此之前他當過7年知青。“我首先要感謝這個偉大的時代，要不然我可能接觸不到科研工作。我還要感謝母校。感謝浙大培養了我，成就了我，更感謝浙大在我最困難的時候，真心鼓勵、全力支持我。”說到這，葉志鎮禁不住溼潤了眼眶。
葉志鎮在浙大求學10載，工作32年，期間也不是一帆風順的。
在美國麻省理工學院作為高級訪問學者進修兩年後，葉志鎮於1992年回到學校。時任浙大校長的路甬祥院士交給他的一個重任就是協助闕端麟院士建設硅材料國家重點實驗室。
此前的1991年底，正式成立才4年的硅材料國家重點實驗室第一次面對國家評估時，被亮了“黃牌”。在闕端麟院士帶領下，葉志鎮和團隊成員共同努力，使得實驗室的發展漸漸走上正軌。由於葉志鎮對硅材料國家重點實驗室發展做出突出貢獻，1994年他被評為了重點實驗室全國先進工作者，獲得“金牛獎” 。
但是1996年實驗室第二次接受評估時，結果仍然不是很理想，排在全國30個同領域重點實驗室的第27位，而後面的三個被紅牌罰下。解名盡處是孫山，他人更在孫山外。看到實驗室成了“孫山”，用葉志鎮自己的話說，真是一頭冷汗。
後來，已經成為實驗室主任的葉志鎮更加發奮圖強，在學校和學院的支持下，申請到了6項課題支持，其中，1998年他還和同事們一起努力爭取到了浙江大學第一個國家自然基金重大項目，為實驗室進一步發展打下基礎。“在我擔任主任的12年裡，正是這樣一輪輪的評估，推動著我不斷努力，探索科學前沿。”
在這個過程中，幾任校領導都給予了大量支持。葉志鎮也遇到了很多貴人。“張澤院士雖然只比我大兩歲，但我把他當作自己的老師。他的學術思想非常深邃，令人敬佩。”葉志鎮說，努力使人進步，虛心使人進步，“虛心就是學習人家的長處，彌補自己的不足。”
時至今日，葉志鎮一直記得他剛回國時路甬祥校長對他說的三句話：協助闕院士做好實驗室；做科研要團隊同事一起攻關；做科研如果能讓全中國都知道，全世界都知道，那就有意義了。
葉志鎮說：“這麼多年我一直朝著這個方向努力，嚴格地說，我還沒有完全做到，但是我會繼續努力。”
文字作者：浙江大學微訊社 柯溢能 | 吳雅蘭
圖片來源：浙江大學微訊社 盧紹慶 | 部分照片由受訪者提供
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