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1、新生研讨课第二次课程会议记录一、本节课相关介绍课程名称：新生研讨课上课时间：2015 年 4 月 4 日（周六）上午 9：0011： 00上课地点：电子科技大学沙河校区 通讯大楼 8 层基础与前沿研究院会议室主讲人 ：基础与前沿研究院院长 王志明教授上课学生：英才实验学院 2014 级：刘睿，盛华联，朱益宏，白佳男，黄秋，李锘，苏双朋，王吉，吴悠，徐伟，姚子健，朱文韬，刘豪，郭志帅出席人数：15缺席人数：0记录人 ：刘睿，朱益宏二、上课内容提要强大的学习能力，勇敢的创新实践量子点（材料） ；太阳能电池（应用） ；分子束外延生长（制备） ；扫描隧穿显微镜（测量）创造力，走在前沿，做些实际的事同学
2、自我介绍参观实验室及相关仪器三、上课内容详述王志明教授：就是和你做会议记录一样，我们希望在课堂上养成这样一个习惯，而你做什么事情一定要想到，你是要去查资料。首先要做到，怎么样把这件事情做到最好。你看做这个会议记录也是，甚至于网上调查。我今天呢，就不说什么领军人才之类的了。而是说要来大家进行自我介绍是想了解我们，了解什么呢？经历，大家的经历也是十分的简单，也就是高中和现在。家乡，你们在哪个高中上的学？特别是自己的兴趣在哪里？甚至于将来的计划是什么？我也很想知道你们的英语水平。我其实想看到什么东西？我希望从你们一些人身上看到，特别是你们作为英才班的学生，要有这种强大的学习能力（板书） ，就好像我所
3、说的做这个会议记录一样，你要去一查，哦！王老师让我做会议记录，那我怎么才能弄得专业？我从来没有做过会议记录。那么你去到处搜索资料去。你自己就知道如何做的最好。这个 PPT 也是，让你们做了 PPT，那你们就去搜索各种资料去。如何把它做到极致。自己去学习去，这是我希望从你们身上看到的强大的学习能力。不管干什么，都需要去自学。还有个事情要告诉你，我希望从你们身上看到，我们希望培养大家，叫（板书）就是创新。其实创新也是要建立在学习能力的基础上的。你首先学好，这也就是同学 QQ 群里问各种比赛之类的，我不知道是谁啊，什么 ACM 比赛之类的。我的回答可能让你有点失望，因为我觉得这个没什么意义。实话实说
4、，我觉得没什么意义。当然包括我的学生来读我的硕士，我的博士，或是让我推荐出国到基础前沿院搞实习的这些人，这个东西我也看。前提是，你的学习要好。看这个东西看你是不是想把它当做一个业余爱好。是学有余力的前提下，你首先要把自己的主业干好。那种东西是一种经历，如果说是你真正的讲在那个上面学到什么东西倒是还不错的。那个证书，那个影响力也就是上新闻一次。现在真的没什么有价值的东西？真正的讲，我希望你们去干实际的东西。我说不见得的说我上来就做学术型的人才，因为我自己就是搞这块的。我希望你们以后有一些学生想来报名，比如说像上次有个人说进实验室的情况。我非常欢迎大家早日进实验室。开始干活。今天就是带大家去实验室
5、看一看，今天我要让大家注意的是两个东西。上次是两个概念，一个是量子点，量子点就是一种先进工作材料。这种材料如果大家去，现在还没有时间去调研，咱们一会再重新分组。简单的讲量子点上次提到，哦，这个量子点大小不一样，发光就不一样。实际上白光照明就因此实现了。第二个概念就是量子点太阳能电池。这是一种他的应用。量子点其实很好玩，你们到实验室会注意到量子点不仅仅是说我刚才的应用，原则上说量子点另一个名字叫 artificial atomes 人造原子，你们大概也从高中知识知道 everything is made up of atomes.整个世界是由原子构成的，那么既然人可以造原子，那你是不是可以造出这
6、个世界来。你会造出一些人工材料。而我的研究中心不光是基础前沿院，还有微固的团队，我的人工团队就叫人工材料国际中心。就是搞这个东西，这是量子点的东西。当然太阳能电池都是我团队研究的项目，今天呢，大家会接触到另外两个概念，一个叫分子束外延生长（板书） ，这是进实验室能够看到的。另一个叫扫描隧穿显微镜。量子点（quantum dots）就是一种材料，并且是非常先进的，就是要（实现）国际前沿的一种材料，这就是他的一个应用。这（量子点）属于材料，这（分子束外延生长）是一个应用。抱歉，接个电话。在什么地方？（分子束外延生长）是一种制备技术，它也可以要用来作量子点，扫描隧穿显微镜 STM 这是一种量子点的测
7、量技术。不是简单的量子点，而是一种微观结构的测量技术，我们基本上一个简单的流程，用分子束外延生长来做一种纳米材料，一种先进的功能材料，你看看它长得什么样，再把它做成一个应用，做成太阳能电池，这基础的一个过程，你们今天就会去实验室看看怎么回事，我们也会简单讲一讲。主要在实验室看一下怎么用的，我们当时安排的时候没想到，今天是清明节，所以说很多实验室也是会发现我们的基础前沿院也没什么人，实验室本来也想看下这边的。虽然说新校区很漂亮，但是老校区内涵比较深，就是我们的大型仪器都在这。本来可以说 VC 加工平台可以去看一下，比如说各种的什么光刻、以及电束制备各种材料，大家都可以看，但是很遗憾这是公用平台，
8、那么清明节放假没人了，实验室都关了。大家只能看我实验室的部分，以及我跟大家谈的这两种仪器。那么这些东西上课应该去学习，只是去涉及一下，但是我更希望看到的是你给我介绍也是，一种潜力，你们现在的学习能力，你们是不是要有创新实干的勇气。不光是学术的事情，还是其他的，创业也一样，我们现在上次就说李克强讲的创客，你们不知道我们电子科大有多少人创业的事。因为我对我们电子科大其实从总体上讲，我上次已经臭我们电子科大培养工匠，电子科大作为工科院校其实是远远没有达到国家和人民对我们的期望，你工科院校有创造力，比如说创业吧，大家有谁听说过 MBE 这个概念，那么STM 呢？这些每一个背后都有好几个诺贝尔奖，就是这
9、都是非常先进的技术，包括前两天有一个搞物理诺贝尔奖来过，你们有没有听过他的报告。群生议论：Peter王志明教授：我们去年诺贝尔奖是化学的，使我们基础前沿院请的，前一段时间刚请的是微固学院请的诺贝尔奖。他是利用分子束外延生长来干什么呢？是巨磁阻，巨磁阻这个概念你们可能不太了解，但是我上次说的信息存储材料，就是光盘了，很多都是磁性存储，他就是用分子束外延生长，长了一种一层一层的，我可以给大家简单的画一下。因为我已经感觉出来了，上次感觉 PPT 都没有必要来用，时间过得很快。跟大家聊一聊时间就过去了。然后分子束外延生长是什么概念呢？一会我们回到实验室实验，就是这节课完了，我们下一节到实验室去。很简单
10、，越简单的东西越基础，越漂亮。没有任何的复杂的化学工程。我们把一个样品，举一个最简单的例子，半导体材料，你们大概知道硅，对不对？知道砷化镓，知道不?砷化镓也知道，这个化合物半导体材料。我比较倾向于硅，你们今天看到的是硅这种衬纸材料，但是我们自己研究，主要是化合物半导体材料。因为我们更倾向于就像上次我说的电子剥蚀一样，我就是经常做这种光子，发光这个，硅不是一个好材料。现在大概接触不到，你们以后就会知道了，农贷？的概念现在没有，其实半导体怎么回事，其实半导体和绝缘体的区别是什么呢？就是这个农贷？有多宽？它这个没有电子带隙，那么他就是导体。如果这个带隙非常的宽对于电子跑起来就非常麻烦，它是绝缘体。半
11、导体就是一两个电子伏的带隙，就是这么回事，我现在画在这：他是在光电应用，发光之类的。这里面都有光盘，光盘是什么概念呢？除了有自己的存储的概念之外，还要有用光去读这些信息。这个激光呢，半导体激光器，很小的就可以做了。那么要做这个半导体激光器就要有生长技术。搞生长技术 MBE 比较贵，所以说工业界现在用的渐渐多了，但还是相对比较少，比如说大家有多少人用 iPhone，你们用手机是什么样的？高端的手机可能也会用到这个，高频机能用 MBE，它往往就是像微一样的微法。外延片吗，我忘了中文怎么说呢，就是把一个片，一个腔体。去实验室可以看到一个腔体，然后这个腔体呢？我们要涨一个加深材料，我就是一个加源，很简
12、单，你外面就看到一个个的连线。里面就像一个炉，这个加的源是砷源，原则上讲你要形成镓砷，就是加热镓源，加热砷源，那么出来之后到这结合就长出镓砷材料，就非常简单。那么还有一个大概听说过铝砷，比如说我要长铝砷的时候，那我既加热铝源，又加热砷源就可以了，就长出铝砷了。然后，你们今天看到的设备是 500 万以上，我在美国的用的设备的话，一会有张图，大家稍微看一下，投影仪？这些仪器设备是非常贵的，我们就是经常开玩笑 MBE 就是 money burnning equipment.就是烧钱嘛。往往是看上去很简单，物理机制很简单，但是实现起来很麻烦。因为你也想知道大气里面，如果你简单的加热镓源，加热砷源，有很
13、多的空气、氧气、氮气、水汽、那么你自然是过不来的，是会发生分子碰撞的。所以你要建立一个超真空，你实验室会搭建一个腔体。这个腔体又是超高真空，我们要用到各种的你能够想到的和你现在还么学到的在空气中。机械泵，机械泵的原理大家很容易理解，甚至还有离子泵、升华泵各种泵全用上，就是达到一个超真空的空间，然后这面就真空了，你再加热就会直接跑过来了，不受干扰。能够形成一个真正的分子束。当然，不是简单的加热，这个东西其实一直在加热，前面有挡板。比如说要加热镓源的时候就把镓打开就行，加热铝源的时候就把铝打开就行。这是一个非常简单的技术，花钱建的非常多就是材料非常的纯，很遗憾的是，我们现在就是我们中国这种高纯的材
14、料都很难找到，甚至是这个腔体。我们中国钢产量是非场高的。世界最高，我们建筑钢材料是很多的，但是又很遗憾的是我们高纯钢是不过关的，所以说自己的仪器全部都是进口的，就连钢材也是，因为超高纯，还要封口。里面出气是不行的，实话说，我们中国总体上说商业看上去很繁华，但是真正实战的东西、高科技的东西是非常缺的。搞科研的，你们进入实验室看到的一切，往往都是进口的，这是国家发展的一个瓶颈。希望通过创新实践能够有所改观，然后你就很容易的交替实现一层铝镓砷，一层镓砷，再一层铝镓砷，这就形成了什么概念了呢？我现在不能够和你们多谈，是一个农贷的结构，他两种材料结构不一样，农贷结构不一样。农贷是给电子而言的，你相当于是
15、自己形成了一个我们叫量子点，我一直是认为光去看量子点大小，而没有看为什么是量子点，就是量子力学的东西了，其实这就形成了一个量子体，你把电子局限到这个井里，这是铝镓砷，这是镓砷，电子只能在这里，然后你可以把这个井的宽度控制在只有十个原子的厚度，在你搞课题的时候，你会不停地接触原子的概念，就是因为世界万物都是由原子构成的。我们现在只有几个原子，就是跟电子波长像上次我提到的电子的波长一致，那么你就可以控制电子波长，这只是量子体。我们现在激光器很多都是量子井激光器，这已经非常商业化了。包括我们现在你像如果大家去看，近十年发生的事，以前的信号灯，比如说大街上的红绿灯，以前其实就是一个后面是白炽灯，前面是
16、过滤，红板挡光就是红光。而现在是发光二极管，然后往往用的是量子井发光二极管，他们用了一个和 MEB 非常相关的技术，就是 MVCE，这个中国十二五的要求就是中国要实现国产，就是说现在也是 MVCE 也是买的是国外的。国内前几年疯狂的发展太阳能电池，中国政府投了很多钱，现在看来有点过头了，还有就是道光吨发光二极管，这个都是中国政府投入很多钱的，这个从国外购买很多次，几乎哪个省投入都很大。四川省有超过是个亿的公司有好几家，我们也去好几家公司参观过。但是呢，现在整个市场被我们中国打乱了，进入亏本状态。我就像说这样一点，中报离子，你们到实验室就会看到他什么都是原子的概念，并且会让你们看到原子层面，就是用扫描探测显微镜，我刚才是说上次诺贝奖过来就是他做的巨磁阻薄膜，他不是镓砷，镓砷这个材料也是拿诺贝尔奖的，我们的华人黑崎，普林斯顿是贝尔实验室给他找的材料，然后呢就是因为他控制了非常精确的款和威尔，他的电子在里面跑的非常快，纯度非常快，由此实现了量子霍尔效应，发现了电子在以后学习固体物理中的电子核，电子核是多少，是个常数，但是他发现了分数量子霍尔效
