山大概況
蔣民華

蔣民華1935年8月16日生于浙江省臨海縣,中國科學院院士、第九屆全國政協委員、第十屆、第十一屆全國人大代表,于2011年5月6日在濟南逝世。

蔣民華是我國著名材料科學家、教育家,1956年畢業于山東大學化學系;1964-1978任山東大學晶體生長研究室主任, 1979年赴聯邦德國科隆大學做訪問學者,歷任山東大學助教、講師、副教授、教授、博士生導師; 1978至1993任山東大學晶體材料研究所所長;1987年至1998年,任晶體材料國家重點實驗室主任;1989年至1996年任山東大學副校長;1991年當選為中國科學院院士;1991年至1996年,任國家高技術研究發展計劃(863)新材料領域第三屆專家委員會專家組組長、首席科學家;2000年至2004年任山東大學材料科學與工程學院院長。

蔣民華院士生前還曾擔任山東大學晶體材料研究所和晶體材料國家重點實驗室學術委員會主任、名譽主任,中國材料研究學會副理事長,中國硅酸鹽學會晶體生長與材料分會理事長,國際晶體生長組織(IOCG)理事和執委會委員,美國《Journal of Materials Research》主編、美國光學學會資深會員。

(一)

小時候父親就經常給蔣民華講鄭虔的故事。這位唐代臺州文化教育的啟蒙者和先行者被貶謫到臺州后,廣設學館,傳道、授業、解惑,成為臺州人民心中為人師表的典范。耳濡目染,從小蔣民華就對教師充滿了崇敬,早早地在心里種下了“做一名為人師表的教師”的種子。上中學時,蔣民華遇到兩位終生難忘的老師,物理和化學老師。他們生動的講課、優秀的品格,熏陶、激發了他對物理、化學的濃厚興趣,不僅使他打下扎實的物理、化學基礎,也培養了蔣民華優秀的品格。激發了他為國家作出貢獻,為家鄉人民爭得榮譽的決心。1952年,蔣民華提前中學畢業,以第一志愿考入了山東大學化學系,走進他向往以久的大學校園。

在大學學習期間,蔣民華最感興趣的兩門課是無機化學和物理化學。金剛石、石墨元素相同而性能迥異的事實引發了他對晶體的興趣,原來晶體的性能和結構的關系那么重要,從而激發了他對知識的渴求。4年的大學生活他惜時如金,求知若渴,一個個不眠之夜,一張張圓滿考卷使他成為學校為數不多的全優生之一,因而倍受老師和同學的關愛。

然而風華正茂的他,卻經受了人生的第一次挫折,在20世紀50年代,去蘇聯留學是每一位學子的夢想和光榮. 1953年,蔣民華以優異的成績考取了留蘇預備生。可是好事多磨,就在蔣民華壯志滿懷時,有親屬在臺灣的社會關系打碎了他的夢想。痛苦的他一個人跑到故宮御花園坐了一整天,“該怎么辦,就這樣算了?”這個問題一直盤旋在他的腦海,但他相信人要有志氣,不能就這么被挫折打敗。于是他暗暗下了決心,即使不能出國留學,也要在國內創出一番事業。

命運總會眷顧勤奮刻苦、自強不息的人。在畢業留校后不久,機遇來了,校系領導選派他到廈門大學師從著名的晶體學家盧嘉錫先生進修晶體學。盧先生淵博的學識和風趣生動的講課開始將他帶入奇妙的晶體世界。如果說公式和群論還比較抽象,則制作大量晶體的宏觀和微觀模型以及接觸晶體測量和測定晶體結構的實驗,使他對晶體的微觀特征——周期性和宏觀特征——對稱性及各向異性等有了較本質的認識。到了學習晶體的物理性質時,則有了漸入佳境的感覺。記得盧先生講了一個他印象很深的例子,利用晶體的壓電效應來校表,幾秒鐘即可完成,而毋須24小時才見分曉。原來晶體在科學技術上是那么有用。血管里流淌著山海血脈的他,無法抑制住青春的萌動,青春熱血激起他無限的創造欲望──制造這類技術晶體,開辟屬于自己的一片天地。

從此,蔣民華心中萌發了制造這些技術晶體的強烈愿望,但那時他還從未與真實的晶體打過交道。說來也巧,1958年熱火朝天的勤工儉學活動提供了難得的實踐活動,學成歸來的蔣民華回到了山東大學后并立即投入了壓電晶體的生長工作。從此,開始了他與人工晶體的不解之緣。

(二)

1958年,蔣民華開始了他晶體生長的生涯,起步的晶體是水聲、電聲用的壓電晶體酒石酸鉀鈉(KNT)。當時的人工晶體在國外是剛剛興起,在國內還鮮為人知。人工晶體什么樣?晶體如何生長?沒有經驗、沒有設備、沒有內行,一切從零開始。

蔣民華至今還清楚地記得培養第一塊KNT單晶的情景:當時的條件極其簡陋,用金魚缸當恒溫槽,以標本瓶作育晶器,原料則由張裕葡萄酒廠發酵釀酒時析出的酒石轉化而成。把晶芽粘在玻璃棒上作籽晶。恒溫槽里的籽晶在旋轉,他的心也隨著晶體的生長在跳動,唯恐有一點閃失。看著轉動中晶體一點點長大,他心里有說不出的高興。但當美麗而嬌嫩的晶體在取出后,因溫差而在手中炸裂時,他的心也像碎了一樣。此后,他對‘結晶’的含義才有了切身的體會。也開始懂得了“細節決定成敗”,“碎裂是單晶的軟肋”的真理。經過數年的努力,蔣民華和他的同事們終于突破了培養大晶體的關鍵技術,終于成功地捧出了第一塊重達10公斤的KNT大單晶。

60年代,蔣民華又把主攻方向轉向綜合壓電性能更為優良的磷酸二氫銨(ADP)晶體,終于找到最佳的生長條件,長出了高質量的ADP大單晶,滿足了聲納試驗的需要。

(三)

80年代以前,我們所研制的都是國外已有的晶體,主要是如何努力長得更大、更好。發展自己的新材料,攀登晶體材料的“處女峰”是蔣民華追求的另一個目標。1979年他第一次有機會跨出國門,來到德國科隆大學結晶研究所進行短期訪問和交流。老所長豪休教授對探索新晶體的理論和實踐造詣頗深,他生長并測量過數百種新晶體,蔣民華在與他交談中受到很多啟發,他把探索新材料比作在大森林中采蘑菇,不要期望一下就能發現一個大蘑菇,要悠然自得地在林中漫步,這樣常常會有意外的收獲。在豪休教授研究過眾多的新晶體中確實也有“大蘑菇”,碘酸鋰晶體就是其中一個。豪休并不指望蔣民華在3個月內能干成什么事,要他自己安排到各個實驗室轉轉。但蔣民華這個探索新材料的“有心人”,卻充分利用那里的條件終日在實驗室里工作,在不到3個月的時間內,從尋找新材料到合成和生長出晶體,搞出一種新的有機晶體——樟腦酸丙酮,測量了它的壓電和電光性能并寫出了論文。這樣的結果和速度不能不令豪休教授刮目相看,從而為此后10年彼此之間的良好合作和人員交流打下基礎。蔣民華的最大的收獲是第一次到“森林”中采了一回“蘑菇”,雖然只采到了一個小小的蘑菇,但可貴之處在于他打破了探索新材料的神秘感,找到了探索新晶體材料的感覺,開始形成了探索新的有機非線性光學晶體材料的思路。萌生了在有機和半有機(有機-無機復合)方向上探索新晶體材料的設想,回國以后,他立即指導研究生開始了探索新晶體材料的工作,終于在手性天然氨基酸及其衍生物中,發現了一種新的有機非線性光學材料-精氨酸磷酸鹽(LAP)晶體。這一成果后來獲得了國家發明獎一等獎。

LAP的成功,開辟了到材料森林中采“蘑菇”的林中小徑,自此后,以一屆屆研究生為主力,新材料探索工作得到迅速發展。從有機-無機鹽到有機金屬絡合物,BTCC,TSCCC,ATCC,CMTC等新晶體材料如雨后春筍般涌現出來,形成了有特色的半有機非線性光學材料的新領域。

(四)

蔣民華具有敏銳的科學洞察力和高屋建瓴的領導能力,而這種洞察力是建立在重視信息、虛心學習和善于綜合分析基礎上的,20世紀80年代初,國際上出現了一種新的高效激光倍頻晶體——磷酸鈦氧鉀(KTP),美國只有少數實驗室在極保密的情況下,在高溫高壓條件下研制,對設備和工藝條件要求很苛刻。通過國內外調研和綜合分析,蔣民華敏銳感覺到這是一種非常有前途的新材料。于是當機立斷,立即組織精兵強將,結合我國實際另辟蹊徑。他選定助熔劑法為主攻方向,從基礎研究入手,系統地研究了KTP在磷酸鹽助劑中生長的物理化學過程和不同的助熔劑和工藝條件對KTP晶體生長的影響,使助熔劑生長KTP晶體的工藝首次實現了突破,1985年全世界除美國之外的第一塊KTP晶體在山東大學晶體材料研究所誕生了,經日本權威機構全面測試,主要指標超過美國同類晶體。并且實現了穩定批量地生長出高質量的KTP晶體,在國際上開創了將助熔劑法用于批量生長非線性光學晶體的先河。

這個發生在80年代中期的故事一度產生了不小的震動。教授參與外貿,不僅沖破了幾千年來‘君子重義、小人重利’的傳統觀念,而且還打破了我國“高技術只進不出的沉悶局面”,是商品經濟發展的產物,也是新技術革命時代的必然趨勢。《人民日報》1986年11月2日為此還以“教授言商”為題作了專門的報道和評論。

高質量KTP晶體不但打破了國外的技術封鎖,而且被譽為我國高技術產品出口“零的突破”。KTP晶體出口是當時這屆廣交會數額最大的高技術出口貿易項目,全國各大報紙紛紛爭先報道,KTP名傳四方。

如今,KTP晶體和光波導材料已經廣泛地應用為激光打標機、激光焊接機、激光美容、建筑、舞臺裝飾、激光筆等諸多領域,歷經二十余年而不衰。

(五)

蔣民華高度重視研究的應用前景,探索出了一套研究、開發、產業化的路子。從建所初期他就確定了以應用為導向的研究方向,始終注重研究成果的開發、利用。他一貫主張,材料研究所一定要拿出貨真價實的材料,研究材料為了用,還要產學研相結合。在信息時代,半導體材料是功能材料的主體。由于歷史的原因,中國功能晶體研究和半導體材料的研究長期以來有一定的分離。蔣民華深深認識到,半導體和人工晶體之間不應該存在鴻溝,因此,他在國家重點實驗室的研究方向上加上了“低維材料的制備及研究”這一和半導體前沿密切相關的方向并爭取列入國家科研計劃。在國家計委和山東省的支持下,1998年他們還承擔了國家產業化前期關鍵技術開發重大項目“半導體發光器件外延工藝和管芯技術”,以此為契機,開展了一個全新模式的研發工作。

在山東省的支持下,山東大學和華光集團聯合建立了山東華光光電子公司,山東大學以科研成果作為技術入股,開始了新的嘗試和奮斗。在這個項目中,蔣民華擔任了總的技術負責人,這是迄今為止,山東省信息產業規模最大、國家和省撥款最多的產學研結合項目。經過3年多的努力,“半導體發光器件外延工藝和管芯技術”課題于2004年4月正式通過驗收。《科學時報》等紛紛以我國半導體發光器件擁有“中國心”作大標題報道了這一重要進展!這一成果,打破了半導體外延材料與管芯技術被發達國家壟斷的局面,對發展山東省擁有自主知識產權的高新技術,促進產業結構的調整具有重大意義。

(六)

20世紀初,在發展第二代半導體薄膜材料,初步實現LED產業的基礎上,蔣民華又看準時機,決定切入寬禁帶半導體單晶新領域。SiC、GaN等寬禁帶半導體被稱為第三代半導體,是制作高溫、高頻、高遷移率、大功率半導體器件的關鍵材料,也是功率型固體照明的理想襯底。以SiC為基礎的大功率半導體器件的發展瓶頸在于高質量的SiC單晶生長及其產業化。該項技術國內長期沒有過關。在美國被視為戰略物資并對我國實施禁運的情況下,只有靠自己力量發展,而生長SiC過去沒有工作基礎,起步又晚,難度確實很大。

要后來居上,就得跨越式發展。為此,蔣民華采取了以下重大決策:⑴從產業化著眼,高起點地進行研發。為此他抓住211工程二期的大好機遇,重點投入,從國外同時購進兩臺先進的生長設備,以加快研發速度;⑵生長和加工并舉。SiC是硬度僅次于金剛石的晶體,極難加工,因此在生長和完善SiC晶體的同時,千方百計解決SiC切磨拋技術,從單片發展到成批加工;⑶直接和器件研發單位掛鉤,把材料直接置于應用器件研發的鏈條中,使器件的性能需求變成優化晶體材料質量的動力,從生長到加工真正實現“開盒即用”的指標,從而極大地加速了SiC的質量的提高;⑷在充分熟悉生長工藝和消化吸收的基礎上,仿制并改進進口設備,實現再創新,為PVT生長設備國產化和SiC單晶的產業化打下基礎。

SiC課題組出色地實施了蔣民華的決策和部署,不斷解決生長和加工的科學問題和技術難關,從2吋到3吋,從6H到4H,終于掌握了n型和半絕緣SiC體塊單晶的生長和加工技術,為實現微波大功率器件從材料到器件整套工藝的國產化奠定了基礎。對打破禁運、滿足國家重大需求,跨出了極為重要的一步。在此基礎上再接再厲又成功地研制出碳化硅單晶爐,并生長出質量不遜于進口設備生長的SiC單晶。碳化硅單晶產業化最后一個難關被成功攻破,實現了從單晶生長爐制造、單晶生長、襯底加工和應用的全部國產化試驗。

SiC的發展歷程處處凝聚了蔣民華和他指導下的課題組成員的智慧和心血。是他實現人工晶體跨越式發展的成功嘗試,也是他幾十年來抓方向、建平臺、育人經驗和策略的集中體現。

(七)

蔣民華院士始終思考著中國人工晶體可持續發展的戰略,鼓勵和支持每一項人工晶體的開發和研究。在他事業和人格魅力的感召下,一批從事晶體研究的精英人士從海外歸來,一批有創新能力的青年骨干投身晶體事業,一支有創新能力的學術隊伍正在成長,晶體事業興旺發達。

蔣民華院士一直強調晶體生長基礎理論研究和應用同樣重要,強調晶體生長是科學和技藝的結合,不能厚此薄彼,兩方面都要抓。 KDP是目前唯一可以用于慣性約束聚變(ICF)“神光”工程的關鍵材料,國際上對此實施禁運,成為制約“神光”工程順利進行的最大阻礙,負責“神光”工程的領導曾用“卡脖子”評述這一困難。在蔣民華的領導、支持下,山東大學晶體所經過幾代人的努力,幾十年的堅持,使山東大學的大尺寸晶體在新時期國防基石的建設中起到了基礎的作用。就是這樣一個應用目標非常明確的課題,他也經常督促大KDP課題組人員要重視基礎研究,要充分利用計算機模擬方法研究不同條件對晶體生長的影響。

因其高尚的科學道德、開拓創新的科學精神、嚴謹端正的工作作風,蔣民華當之無愧地被公認為我國人工晶體界學術帶頭人之一,為我國人工晶體事業走向世界做出了突出貢獻。蔣民華生前擔任國際晶體生長組織(IOCG)理事和執委會委員,亞洲晶體生長和晶體技術協會主席。他積極組織和參加國內外學術交流活動。蔣先生一直強調,中國的晶體一定要走向世界。為此,他和被稱為“晶體屆三駕馬車”的閔乃本院士、陳創天院士等自20世紀八十年代起就制定了中國晶體材料走向世界的藍圖。正是由于他們的努力,中國的晶體生長組織早已成為國際晶體生長組織的一員。 2010年8月,被譽為晶體生長奧林匹克大會的第16屆國際晶體生長會議在北京成功召開,實現了先生的夙愿——中國晶體材料研究真正走向了世界并處于世界領先水平。

面對成績,蔣民華從不居功自傲。一次次,他把榮譽歸于集體,把利益讓給他人,而他更為關心的是青年人的培養和功能晶體事業的興旺發達。

(八)

蔣民華院士將畢生精力奉獻給中國的教育事業,為山東大學學科建設和發展做出了不可磨滅的貢獻。蔣民華院士創立的晶體材料研究所和晶體材料國家重點實驗室,為全國高校培養了一批從事晶體生長與晶體理論教學和研究的骨干。他常說:“人才成長和晶體生長十分相似,要像培養晶體那樣來培養人,出成果出人才要相輔相成”。蔣民華一直關心青年,提攜后進,甘愿做鋪路石,為骨干人才的成長提供一切條件和機會,為中國晶體材料的可持續發展培養了大批人才。早在上世紀五十年代,剛剛走出校門的蔣民華,作為骨干教師就帶領著更年輕的學生,在晶體事業的處女地耕耘,同時培養了一批晶體界的骨干和精英。蔣民華培養出來的碩士生、博士生現在遍布全球,許多已經成為國際功能晶體領域的佼佼者和新星。他經常叮囑在海外的學生要愛國,要以各種方式幫助國家的科技進步,尤其要回報母校,幫助山大。在國外的學生中,很多人都曾多次抽出時間回山大進行學術交流。在他55年的教學生涯中,蔣民華院士培養了大批晶體生長和晶體物理的優秀人才,這些人才活躍在國內和國際晶體生長和功能材料行業,為世界材料科學的發展做出了重要的貢獻。

(九)

蔣民華的名字和中國功能晶體事業密不可分,和山東大學晶體材料國家重點實驗室密不可分。蔣民華院士在“晶體材料發展構想”報告中指出,山東大學的辦學理念:山大特色、中國一流、世界水平 ,晶體材料研究所的辦所理念要與之相輔相成,應該是“中國特色、世界一流”,山大特色是中國特色的基礎,中國特色是山大特色充分和必要條件。晶體材料國家重點實驗室的特色就是:跨學科,強強聯合,理工結合。結合大型國家實驗平臺的建設打造聚集海內外高水平領軍人物的人才高地 ,造就優秀后備人才(尖子)的培養 基地。

正是按照他的宏偉構想,現在山東大學的功能晶體材料研究所已經成為山東大學在國際上響當當的金字招牌。我國自1984年起在一批能夠代表我國基礎研究和管理水平的研究機構建立了國家重點實驗室。晶體材料國家重點實驗室就是我國首批建設的五個國家重點實驗室之一。自1990年第一次接受評估獲得優秀以來,在1997年、2003年和2008年的評估中均獲優秀,獲得了科技部的多次表彰。

蔣民華院士在晶體材料研究方面作出了多方面的貢獻,具有重要的國際地位,獲得了許多榮譽和獎勵,包括:“全國優秀科技工作者稱號”和“五一”勞動獎章(1987)、全國先進工作者稱號(1989),1988年獲得國家發明一等獎,1996年獲得何梁何利科學技術進步獎,2003年獲得首屆山東省科學技術最高獎,2007年獲求是科技成就集體獎,2008年獲亞洲州晶體生長與晶體技術獎(CGCT Award)等等。

(十)

蔣民華院士畢生對科學和教育事業懷有極大的熱誠,在七十高齡以后,仍活躍在科研第一線。蔣民華院士以其對科學教育事業的獻身精神,嚴謹扎實的治學風格,敏銳的學術思維,創新的科研風格,艱苦樸素的生活作風,寬以待人,樂于助人的品德情操,深受學術界同行的敬佩和歷屆學生們的愛戴和尊敬。蔣民華院士在得知自己身患絕癥后,不顧自己的病體,仍然關心和安排科學研究特別是國際晶體生長會議的組織工作,他在病床上堅持討論學科發展、平臺建設和科學研究與國際合作。他念念不忘為之獻身的科學和教育事業,鞠躬盡瘁,直到生命最后一息。

在55年的學術生涯中,蔣民華院士以他勤奮、嚴謹、創新的治學態度和對科學事業無私奉獻精神,在相關研究領域獲得了豐碩成果,特別是為我國功能晶體和光電材料的發展做出了奠基性和開拓性的貢獻。

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