教育是强国建设、民族复兴的基石。近日，以全国教育大会会议精神为指引，山东大学在中国网儒学频道特别推出“图强报国山大人”系列报道，聚焦在教学科研一线敢闯敢创、矢志创新的青年人才，讲述近年来学校以教育强国建设支撑引领中国式现代化的生动实践，展现山大青年学者弘扬教育家精神，担当时代使命，为强国建设贡献青春力量的不懈追求与卓越贡献。
提到“半导体材料”这个名词，大家最先想到的一定是“硅”。硅因其自然界储量大、制备相对简单等优点，是目前制造半导体芯片及器件最主要的原材料。然而受材料本身特性的限制，硅基功率器件已渐渐难以满足新能源汽车、5G通信、轨道交通等新兴应用对器件高功率及高频性能的需求。同时，以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体，在消费电子、能源电力等领域的应用比例逐渐提高，展现出了不同于硅基材料的独特优势，这些新材料正在重塑全球半导体产业竞争新格局。
山东大学新一代半导体材料集成攻关大平台的徐明升教授，和他所在的新一代半导体器件攻关团队，着眼于碳化硅功率器件的关键技术，解决了碳化硅外延材料、芯片受制于人的关键“卡脖子”难题。
“失败太正常了，成功才是反常”
新一代半导体材料是指以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料。那么，何为“宽禁带”呢？徐明升介绍道：“禁带宽度是判断一种半导体材料击穿电压高低的重要指标，禁带宽度数值越大，那么用这种材料制成器件耐高压的能力就越强。”不同于传统的硅基材料，以碳化硅为代表的第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的导热率、更高的抗辐射能力、更大的电子饱和漂移速率等显著优势。因此，采用这些材料制备的半导体器件不仅能在更高的温度下稳定运行，适用于高电压、高频率场景，还能以较少的电能消耗获得更高的运行能力，而被广泛应用于新一代信息产业中。
然而，尽管宽禁带半导体材料有着如此优越的物理性能，但和硅相比还有很多基础的问题没有解决。“如果说硅的缺陷密度是1，那么碳化硅就是1000，氮化镓则是100万，它们是呈1000倍的递增关系。就好比拼积木，用硅可以做得整齐又稳固，但宽禁带半导体就可能出现左歪一下、右扭一下的情况。”徐明升用形象的例子，深入浅出地阐明了国内宽禁带半导体在材料技术和器件可靠性上仍需提升的现状。
2019年10月，山东大学新一代半导体材料集成攻关大平台应运而生。立足于学校在半导体材料研究领域的深厚基础优势，面向国家战略及核心产业的重大需求，近年来，大平台积极承担战略科技任务，强化有组织科研，推动我国第三代半导体产业高质量发展。作为大平台新一代半导体器件攻关组的一员，徐明升带领团队聚焦碳化硅功率器件制备关键技术，设计并制造出具有自主知识产权的高温栅氧炉，制备出1200V耐压、30A工作电流的碳化硅功率芯片，实现碳化硅衬底—外延—器件闭环研发，解决了碳化硅外延材料、芯片受制于人的关键“卡脖子”难题。
这份重大技术的突破来之不易，离不开全体团队成员数年来的辛苦耕耘和研究积累。谈及日常的科研工作，徐明升直言：“失败太正常了，成功才是反常的情况，有的时候我们做了十几、二十轮实验也达不到预定效果。”面对接连的失败，焦虑、惶恐乃至崩溃都是在所难免，但徐明升认为，实验虽然失败了，却不一定是没有结果的。“每一次的结果的迭代都能让我们获得对研究对象更深入的理解和认知，然后根据这些实验结果不断调整方案，增加细节，最终达到预期的目的。”当发光二极管终于被成功点亮、当晶体管终于出现正常的输出曲线，那便是团队成员们最兴奋的时刻。“往后的进一步攻关可能会更难、更具挑战，但再也不会像第一次成功时这么激动了。”回忆起在实验室里最有成就感的瞬间，徐明升这样笑着说。
这份小小的亮光，最开始时或许只是星星之火，随着一次又一次坚持不懈的努力和尝试，它慢慢燃得火热、亮得壮大，指引着研究者们心怀直面困难的勇气和从头再来的决心，一路迎难而上、一往无前。
“和学生共同进步、共同成长，也共同面对”
集成攻关大平台主任徐现刚教授是徐明升的授业恩师，在徐现刚教授的艰苦攻关精神的熏陶下，徐明升潜心科研，坚守立德树人初心使命。任职以来，他积极投身“三全育人”，注重教学方法的优化创新，坚持把思政工作贯穿教育教学全过程，曾获得山东省高校教师教学比赛优秀奖、山东大学“课程思政”教学设计二等奖、山东大学青年教学能手等荣誉，培养的学生在科研成果和各项专业类竞赛中屡创佳绩。
对于师生关系，徐明升表示：“我个人性格比较随和，和学生更多的是朋友关系。在研究出现瓶颈时，我更愿意和学生们多交流，有时候他们一些天马行空的想法反而会带给我许多启发。”在他看来，作为一名老师，最重要的工作就是指导学生。徐明升非常鼓励学生积极向老师提出自己的意见和问题，并立足于团队自身情况总结出了一套独特高效的沟通模式。“比起开组会汇报，我和学生们更多是在实验室里交流，谈到某些具体的数据，就直接去手边的设备上一看便知，很快就能得到反馈。”
这种在长期实践中总结出的“一对一”谈话模式不仅足够细致深入，还极大地降低了沟通成本，提高了沟通效率，让老师真正了解学生的想法，也让学生减轻对提问和交流的恐惧感。“有时学生会请教一些我也不是很懂的问题，这就会推着我去学习，而且是深入地学习，才能给学生讲清楚、讲明白。”徐明升表示现阶段忙于科研和工作，自己已经很难再单纯地拿起一本专业书仔细研读了，和学生交流的过程反而是一个精研深思、提升进步的难得机会。
当然，作为一名导师，不仅要和学生在学习上共同进步、共同成长，还要在遇到困难时共同面对。当下，做不出成果、毕业难、就业难是众多博士生绕不开的困境。“我当年就是这样，毕业、找工作、成家等等，几乎所有人生中的关键难题都在同一个时间段里重叠在一起，那个时候真的特别黑暗。”正因有过同样的经历，徐明升才格外理解学生们的痛点，愿意与他们共同面对这些压力。或许人生中很少能有这样一段时间，身边有一个完全与你感同身受并且能切实帮到自己的人，“所以我常跟我的学生说，不管多忙，只要你来我的办公室，我都非常欢迎。”徐明升恳切的话语里无不流露着对学生的无尽关爱与拳拳之心。站在人生重要的岔路口，有徐教授这样如同战友一般的良师，是学生们能够披荆斩棘、坚定向前的底气。
“明升老师亦师亦友，平日里常与我们打成一片，但也从未放松过对我们的严格要求。”凝聚态物理专业的博士生葛磊说，“老师常常嘱咐我们，做学术研究要坚定理想、不忘初心，更要脚踏实地、勤于实践。胸怀山大学子的浩然之气，志存高远，勇担重任。”
“功成不必在我，功成必定有我”
在全球科技竞争日趋激烈的背景下，半导体产业俨然成为了各国争夺的焦点。那么，半导体为何如此重要呢？徐明升指出：“从小的方面来说，半导体个子小、作用大、影响广，通信、计算、医疗、交通、清洁能源等，我们日常生活的方方面面都离不开半导体；从大的方面来说，进入数字经济时代，半导体成为构建数字世界的核心部件，军事国防、航空航天、智能制造等核心竞争领域背后都需要依靠半导体生成血液，供给动力。”因此，就像蒸汽机时代的煤，内燃机时代的油，电器时代的电一样，半导体是信息时代的核心燃料，它是基础资源，更是国之利器。
作为行业的一员，徐明升深知整个国家和社会对半导体尖端人才的强烈呼唤，因此，他义无反顾地选择了这条与科研攻关为伍的治学之路。“以前的我是‘想干什么就干什么’、‘能干什么就干什么’，而现在的我是‘国家需要我干什么我就干什么’。”谈及自己治学研究的初心，徐明升表示，最初只是对信息产业和半导体产生了兴趣，但随着研究的深入，他越来越意识到，半导体不止是“研究的”“技术的”，更是“应用的”“产业的”。“比如我们最开始做器件的时候，经常关心的是材料结晶质量或者缺陷密度，但是到后面往器件应用的角度考虑时，才发现是否漏电其实是更关键的。”徐明升用浅显易懂的例子阐明了具体的产业应用场景对学术研究的重要性。科研要对接国家战略，真正地服务社会、普惠民生，只有将基础理论研究和应用开发相结合，使理论成果尽快形成技术应用，转化成生产力，才是学术研究的终极意义。
站在新的时代起点上，中国对全球半导体供应链安全和稳定发挥着越来越重要的作用，但同时，国内的半导体产业也面临着技术水平和国际政治的双重挑战。如何有效掌握芯片产业主动权，实现自主创新和跨越式发展，成为摆在我们面前的紧迫课题。为此，国家政府出台了《国家集成电路产业发展推进纲要》、《“十四五”原材料工业发展规划》等一系列政策和措施，支持半导体产业的发展；学校在教育部的指导下成立了新一代半导体材料集成攻关大平台，以有组织的科研切实推进半导体研究课题的落地生根；在这协同发展的滔滔浪潮中，作为青年学者的徐明升，也迎来了自己研究生涯中的多元机遇和崭新挑战。“来到大平台以后，我不再像以前那样‘单打独斗’了，这里像是一个‘大家庭’，每位成员都各司其职，”徐明升诚挚的话语道出了对大平台深深的归属感，“在这里我们有明细的科研规划、清晰的职能分工，我只需要做好自己负责的一件小事，像螺丝钉一样牢牢地‘钉’在自己的岗位上。功成不必在我，但功成必定有我。”
有了正确科学的方针指引、配备精良的科研装备、齐心协力的工作团队，何愁打不赢这场胜仗？谈到未来的团队工作规划，徐明升信心满满，“扬长补短，锻强补弱。学校第十五次党代会已然为山大的未来发展举旗定向、布局谋篇。作为教学科研工作者，未来我们将深入学习把握党代会精髓，以强烈的政治责任感和使命感深学细悟，立足实际，继续深耕以碳化硅为代表的宽禁带半导体方向，贯通材料－器件－模组－应用全链条研发，披荆斩棘，埋头苦干，奋力抒写大平台高质量发展的新篇章，为芯片强国的宏伟目标贡献山大力量。”
