科研路上永不停步
――记国家自然科学二等奖获得者陈坤基教授
陈坤基，1941年5月出生，教授、博导。1963年毕业于南京大学物理系，1981-1983年，作为访问学者赴美国芝加哥大学。研究领域：半导体纳米结构与材料、纳米电子学、量子光电子学。先后主持了包括国家攀登计划子课题、国家973项目、国家自然科学基金重点项目以及江苏省自然科学基金项目在内的研究课题9项，并与美、日、韩等国建立了多项国际合作研究课题。1991年获国家人事部授予“有突出贡献的回国留学人员”称号，2002年获江苏省科技进步一等奖，2003年获得国家自然科学二等奖。
对无数耕耘在基础研究领域的学者而言，国家自然科学奖是他们梦寐以求的桂冠。获得2003年国家自然科学二等奖的南京大学物理系博士生导师陈坤基笑言：获奖只能代表过去，如今，我们课题组又向着新的研究目标开始了新的历程。
初出茅庐 导师指引
陈坤基真正热爱上物理是大学毕业走上工作岗位以后。1963年，陈坤基带着青春的梦想和朝气从南京大学物理系半导体专业毕业，留校并指派给半导体教研室主任、实验物理学家吴汝麟老教授做助手。正是从那时起，老一辈科学家的传帮带让22岁的陈坤基受到了科研的熏陶，从严格的科研训练中学到了科研以外的很多东西，并奠定了他自己日后走上科研道路、为国效劳的基础。
和现在优越的科研环境相比，六十年代的条件十分艰苦：实验室是一排简陋的平房，冬冷夏热，要说没有空调，就连要电话联系购买实验设备等事，还得跑到外面去打电话、接电话。夏天，蚊子很厉害，吴老拿出早早备好的蚊香，点在屋子里，然后带着陈坤基一起在闷热的空气和呛人的烟雾中继续做科研。做物理实验是很花时间的，陈坤基一般都是早上8点多进实验室，晚上九、十点才回去。中午饭往往就在实验室里解决，在陈坤基的印象里，最好吃的午餐就是吴老常常从校外的老字号鸡鸣酒家给他们买回的金陵大肉包。“当时的情景很像居里夫人搞镭的实验。”
当时，国内半导体专业建设刚刚起步，他们的目标就是用半导体材料硅做成晶体管，其中关键的步骤是硅材料的外延生长，而国内关于这一方法的研究还是空白。那时科研经费少得可怜，不可能样样都买，实验物理出身的吴老就带领他们自己动手，设计实验方案，制备实验仪器，艰难摸索。在吴老的指导和鼓励下，大家大胆动手制备硅材料的外延生长炉。从设计到完成，前后花了一、二个月时间，一个凝结着集体智慧的“土炉子”诞生了，一炉可以长出十片左右的硅外延单晶片。经过生长温度的控制、反应气流的大小、“热电偶”衬底位置的调整等反复实验，他们失败过很多次，但每次都信心百倍地从失败中摸索经验，继续再干。最后，他们终于在国内率先掌握硅材料的处延生长这一技术，填补了国内不能生长硅外延单晶片的研究空白。1964年上半年，国内著名的中科院上海冶金所专门派出几位科研人员赴南京大学取经。
“自己动手建立实验设备，能够抢占科研先机，做出人无我有的领先工作。”四十年前的科研体验让陈坤基觉得至今仍然受益无穷。
出国学习 不忘重托
1981年1月，陈坤基作为南大第一批公派留学的教师，踏上了赴芝加哥大学深造的航程。在漫长的旅途中，陈坤基悄悄在自己的笔记本上写下这样四句话自勉：肩负重任飞异国，人民期望党嘱托。四化建设需人才，立志学成奏凯歌。
当陈坤基飞抵芝加哥机场，正为人地生疏如何到校担心时，突然意外地发现他的导师、国际非晶半导体学术权威、芝大物理系主任弗瑞采教授亲自驾车来到机场迎接。在将他送到预先安排好的住地后，弗瑞采教授又从汽车的后备厢里拿出枕头、毯子、床罩和煮牛奶的小锅一并送给陈坤基。弗瑞采教授周到、细致的关怀与友好的态度让初来乍到的陈坤基倍受感动，更增添了他发奋学习的动力。
在美国，实验室几乎就是他的家，而住地反到成了真正意义上的旅馆。从上午9点进实验室，一直呆到晚上10点才回去。中饭有时是自己带，有时就在实验大楼里买一点快餐。
好学的陈坤基深知：他山之石，可以攻玉。他发现国外的教授实验技能都很高，尤其是看到赫赫有名的弗瑞采教授在实验室的金属工作台旁自己做螺丝钉时，吃惊之余倍加敬佩。有一次，他们的实验装置中设计了一个精巧的真空系统，为了保证高质量的密封性，弗瑞采教授手把手地教陈坤基如何焊接金属管道，而在国内这是实验员的工作。弗瑞采脚踏实地的工作作风给了陈坤基深深的触动。当得知芝大为研究生开了一门“金工训练课”时，陈坤基立刻主动去听课。陈坤基从弯铜管学起，一周两次的训练课，次次不落。三个月下来，陈坤基顺利通过了该课程的考试，拿到了“金工车间”的胸牌和钥匙。每当实验室的设备出了毛病，他就能自己把它们带到车间去维修了。这一特长在陈坤基1983年回国后参与建立南大固体微结构物理国家重点实验室的过程中发挥了很大的作用，他带头自己设计、自己装备的“等离子体化学气相淀积系统”总共只花了15万元人民币，为学校节约了三分之二的经费。
科研成果 世界共享
在美国经过近两年的努力工作，陈坤基与导师合作设计并建立了测量非晶态半导体电子迁移率的新方法――传输波法，解决了测量非晶固体中载流子低迁移率的难题。论文发表后，引起国际同行的注意。德国的“非晶态半导体测量技术”一书中还专门介绍了该技术，并标注出陈坤基和导师的名字。1983年5月回国前夕，陈坤基应威廉等几位著名教授的邀请，先后到哈佛大学、麻省理工学院、波朗大学讲学，介绍他和导师建立的测试新方法，受到热烈的欢迎和好评。当陈坤基站在哈佛大学应用科学中心的讲堂里，面对台下近百名来自世界各国的研究生和教授们专注的眼神时，激动之情溢于言表：以往只是中国邀请外国教授到国内讲学，而今他作为一名中国学者也能站在世界著名学府里讲演，让世界听到了中国科学家的声音。
回国后，陈坤基保持并扩大了与国外同行的学术交流：多次参加国际学术会议并担任国际顾问委员会工作；先后应邀在日本、捷克、罗马尼亚、德国的高校和研究所作学术讲演，受到好评；1985至1999年，陈坤基又四次重返芝加哥大学做短期研究工作，并与弗瑞采教授的研究组建设合作研究联系，还先后与日本东京工业大学、日本国家电子技术实验室（ETL）进行合作研究；近10余年来，应邀访问陈坤基所在实验室的美、德、日、英、法、前苏联等国的教授、学者达数十位。
90年代初，国际上关于纳米硅的制备及光电性质研究的通用方法是电化学腐蚀方法，好处是可以看到硅发光的特性。就在全世界大多数国家的大学、研究所都在普遍使用这一通用的方法展开研究之时，陈教授却在自己的科研积累中敏锐地捕捉到了该方法的两大缺点：一是纳米硅颗粒的尺寸难以控制，二是纳米硅颗粒表面易被沾污，掩盖了纳米硅颗粒的性质。“那可不可以摸索出一种更好的方法来研究呢？当时我们都没有把握，我的这一思想也被人认为是异想天开，但早先的基础工作和物理思想让我有信心。”陈教授早在80年代末就用PECVD方法制成了非晶硅半导体薄膜超晶格，这种超晶格的子层厚度只有4-5纳米，但该类材料是非晶态的。后来，课题组成员之一的黄信凡教授用激光结晶的技术，即用激光照射非晶态的硅超晶格，这样吸收了光子能量的超晶格就结晶为纳米硅颗粒了。这一集体智慧的结晶，使陈教授等用物理生长的方法成功地制备出了纳米硅薄膜。1992年10月26日，《有序可控硅基量子结构的构筑原理与光电子特性》这一获得2003 年度国家自然科学二等奖项目的首篇论文发表在权威学术杂志《应用物理快报》上，仅1个月后即被美国材料会议引用。如今，他们发明的等离子体化学气相淀积（PECVD）与激光诱导限制结晶‘二合一’的方法已成为当前国际上通用的主流方法之一。他们的这一应用基础研究工作目前已受到日本东芝、日立等大公司的关注，但离真正的产业化尚有时日。“有朝一日纳电子器件真正开发并生产出来后，它的功耗将更低，计算机就不需要用风扇了。它将给通信、自动控制、计算等领域带来全新的面貌。”这一造福人类的科研成果的产业化也是陈坤基的心愿和期待之一。
陈坤基就象一个不知疲倦的夸父，在科研的路上以不懈的努力、发奋的学习，永不停步地奔跑在学科前沿。
（罗静）
