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胡文平——致力有机集成电路创新 矢志报国的科学家
2020-09-17 20:34:00   编辑:岳桐树

  胡文平,男,1970年5月出生,中共党员。现任天津大学理学院教授,博士生导师,副校长。中国科学院“百人计划”入选者(2003),国家杰出青年科学基金获得者(2007),教育部长江学者特聘教授(2014),国家“万人计划”创新领军人才(2016),国家自然科学二等奖第一获奖人(2016),国家重点研发计划项目负责人,享受国务院特殊津贴专家。

  人生有许多选择,胡文平将20年前毅然回国认为是自己“人生中最关键的一步”;科研有许多方向,胡文平认准的是“对社会和国家有贡献”的方向;为师有许多模式,在学生们眼里胡文平是“亦师亦友”型。为人、为学和为师,他的标准始终是“国家的需要”。聚焦科研瓶颈,踏实基础研究,瞄准印刷有机集成电路前沿应用是;春风化雨,为国育才,坚守三尺讲台亦是。

  一、科研报国 做国家和社会急需的科研

  “一生中,总有那么几步对人的影响至关重要。选择回国是我人生中最关键的一步。”对于胡文平来说,选择的“标准”从来不是个人得失,而是国家需要。

  1999年博士毕业后,胡文平先后在日本和德国留学工作过一段时间。2003年他接受了日本电话电讯株式会社(NTT)所提供的高薪职位。恰好与此同时胡文平的夫人也在日本工作,二人工作地点离得很近,夫妻团聚,待遇优厚,生活舒适。几个月后,胡文平收到了导师朱道本院士的一封邮件,希望他能够尽快回到化学所工作。胡文平毫不犹豫地做出了选择。

  回国后,胡文平便一头扎进有机场效应晶体管的研究当中。晶体管是电子元器件的重要组成部分,而有机晶体管则是有机电路最基本的元器件,早在1996年他就发表了我国第一篇有机场效应晶体管论文。从1996年开始,胡文平瞄准“有机集成电路”这一重大科技前沿,构筑了“高迁移率材料-有机半导体晶体-高性能物理器件”的特色研究体系。他率先在国际上开展了有机半导体微纳晶场效应晶体管和有机半导体二维晶体的研究,引领了高迁移率有机半导体材料和高性能有机场效应晶体管的研究。

  新型显示是国际研究前沿和产业竞争高地。一条生产线动辄数百亿元。如果以印刷晶体管为背板,不仅工序会大幅度减少,成本也会大幅度降低,同时还能彻底解决高能耗、高污染问题。近年来,胡文平将目光逐步聚焦到印刷晶体管材料与器件领域。这项研究承载着胡文平的一个梦想:让电路板制造像“印刷”一样便捷,他的研究团队也覆盖从材料合成、印刷墨水和工艺、电子器件印刷技术、器件阵列集成和应用等的全链条环节。胡文平的梦想得到了国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金重大研究计划集成项目等的支持,取得的一系列材料、工艺、器件的研究成果,获得了大面积、高性能的有机电路,并将其用于显示背板驱动,在印刷显示领域取得了突破性成果。

  二、矢志创新 让中国科技领潮时代前沿

  做有用的研究,聚焦最前沿的科研领域,矢志创新,是胡文平做科研的一贯原则。

  胡文平所在的天津市分子光电科学重点实验室创建于2015年。实验室以“立足基础研究、注重学科交叉”为科研理念,以能源、信息和材料科学领域的重大需求为导向,确立了“结构设计合成-材料制备-器件构筑-技术推广应用”这一研发链条,从源头上获得具有自主知识产权的新型光电功能材料,推动分子光电材料在柔性、可穿戴设备中的应用。

  长期以来,有机半导体的低迁移率,成为制约有机场效应晶体管等物理器件发展的瓶颈。如何从分子设计出发,获取迁移率高、稳定性好的分子材料,成为有机电子学的核心研究课题,也是极富创新性和挑战性的研究课题。胡文平提出了介观聚合物共轭分子的新概念,构建了“鱼骨或平面密堆”模型发展高迁移率分子的新策略,建立了中国高迁移率有机半导体高地。目前,世界上有150种高迁移率有机材料,胡文平团队就拥有40余种(数据截止至2019年)。

  与此同时,世界主流有机晶体管材料普遍存在结构缺陷多、稳定性差等问题,这大大制约了柔性电子设备的进一步发展。如何制备出低缺陷、高稳定性的有机晶体管材料也成为了全球科学家亟待攻克的难题。胡文平提出了分子键型和构型调控的有机半导体晶体生长机制,发明了有机半导体一维晶体、二维晶体、共晶的可控生长新方法。胡文平教授团队首次利用“二维有机单晶可控制备”新技术,研制出新型高性能有机晶体管器件,为下一步制造高性能柔性红外探测器奠定了材料基础,也这意味着“薄如蝉翼、温柔体贴”的可穿戴电子设备梦想距离实现又前进了一大步。

  胡文平率先在我国开展了有机场效应晶体管的研究,其团队研制了国际首例有机半导体微纳晶场效应晶体管、光控晶体管、单晶异质结等新型物理器件,提出了有机单晶电子学研究新方向。围绕一维微纳晶、二维晶体膜、共晶等有机单晶材料的制备,器件应用以及结构与性能关系等展开研究,取得了一批突出的创新性成果,是该领域国际上有影响的科学家之一。2016年度作为第一获奖人他在“有机场效应晶体管基本物理化学问题”方面的研究获得了国家自然科学二等奖。目前胡文平教授已发表IF>10.0的高水平SCI论文200余篇,被SCI引用超过29,000次(H因子=85)。

  三、为国育才 良师益友著“金课”

  在天津大学2020年秋季学期的课程表上,胡文平为本科生开设的“有机光电子学”课程是2018级化学专业的一门研究与创新课程。作为副校长,胡文平的日常工作繁忙,但为本科生上课,指导研究生做科研,始终都是胡文平最看重的工作。他的这门课程在2018年教学审核评估被评为“金课”。而他近20年来的硕博毕业生中,有16人次先后获国家杰出青年科学基金、国家优秀青年科学基金、国家青年拔尖人才、中国科学院“百人计划”、教育部青年长江学者的资助。

  “在胡老师这儿,你什么问题都可以讨论,什么想法都可以交流,大家非常平等。我后来总结胡老师带学生的一个思路:因材施教、定位高远、激发兴趣、鼓励鞭策、把关提升。”国家杰出青年科学基金获得者、也是胡文平学生的董焕丽研究员笑着说道。

  汤庆鑫是胡文平自2004年开始招生后所培养的第一个博士生。“我的毕业论文被评为全国百篇优秀论文。在实验室里,从做实验、分析结果再到写文章,所有事情都是胡老师带着我做,甚至仪器坏了,也是胡老师撸起袖子和我一起修。他既是我的导师,又像是我的家长,讨论起问题来又像是我的师兄。”在胡文平的悉心指导下,汤庆鑫获得了2007年度“中国科学院院长特别奖”,2008年被聘为湖南大学教授。

  早已博士毕业的李立强至今想起胡老师来,脑海中最熟悉的依然是那张笑意盈盈的脸庞,和他攻读博士面试时一样。“他不会直接否定你的答案,而是鼓励你把自己的想法说出来。他总是笑盈盈的。”但在李立强看来,笑盈盈的胡老师对科研的态度非常严谨,对学生的要求也非常严格。李立强入学后,胡老师让他从基础器件学起,并要求他阅读大量的文献,这两点为他打下了较为扎实的科研基础。而他对于科研的热情也感染和激励着学生们。“胡老师有一天拿着一瓶蓝色的样品告诉我这种材料叫酞菁氧钛,是目前光导鼓的主要材料,价格便宜,光电性能特别出色,而且性质非常稳定,但目前已报道的场效应迁移率非常低,如果能把迁移率提升上来,应用前景将非常广阔。”李立强还记得当时胡老师兴奋地跟他说,“这是一个很棒的材料,你想办法提升它的迁移率,如果实现了,将是意义非凡的工作。”李立强从胡老师闪着光的眼神中读懂了他即将从事的研究的深远意义,他的兴趣也被一下子激发出来了。在接下来一年半的时间里,胡文平指导李立强将这个材料的迁移率从10-4 cm2 V-1 s-1做到将近10 cm2 V-1 s-1,这个迁移率在2006-2007年之间是创记录的数值。

  作为一名教师,胡文平也先后被评为中国科学院优秀导师、中国科学院优秀研究生指导教师和全国优秀博士学位论文指导教师;在天津大学指导的学生1人获天津大学学生标兵、多人获国家奖学金;2017-2019年,每年都有学生获天津大学优秀博士学位论文。

  科研报国、矢志创新,胡文平和他身后更多的年轻人正将自己的人生和国家的发展同频共振。

 
 
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