三秦学人 牛刚“后摩尔”时代的探索者

?实验室中，牛刚一丝不苟地做实验。?本报记者吕扬摄

魏杰治印

本报记者吕扬通讯员石桥

由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔提出来的摩尔定律，指导了半导体行业长达半个多世纪。随着“后摩尔”时代的到来，摩尔定律的失效改变了半导体行业原有的路径依赖和节奏感。电子器件如何在这场转型的阵痛中获得“新生”？如何助力企业在转型和创新的过程中突破技术瓶颈？西安交通大学青年学者牛刚在这充满变数的科研之路上寻找着答案。

牛刚专注于“后摩尔”功能薄膜和纳米器件的研究，自2016年在西安交通大学任博士生导师后，他以突出的成绩入选西安交大第三届“十大学术新人”。

学人小传

牛刚，西安交通大学特聘研究员，博士生导师，2010年在法国里昂中央理工大学获得博士学位。主要研究领域为“后摩尔”功能薄膜和纳米器件乃至芯片集成。2016年入职西安交通大学电信学院从事教学科研工作，主讲IntroductiontoElectronMicroscopy等课程，主持国家自然基金委等资助的纵向项目4个、横向项目1个。已在ACSNano等国际高水平SCI学术期刊上发表论文60余篇，H因子15，引用700余次。在国际、国内学术会议作特邀报告10余次。曾担任欧洲材料学会大会（EMRS）等国际会议的委员会委员及分会主席，担任20余个高水平SCI期刊的审稿人，担任期刊MicroelectronicEngineering和JournalofNanomaterials的客座编辑，是IEEE会员和中国电子学会会员。曾获德国“洪堡学者”、陕西省“百人计划”和中国电子学会优秀科技工作者等称号。

“我就当自己是一块海绵”

用牛刚的话说，自己是个不折不扣的交大“土著”，高中毕业的他以优异的成绩被保送至西安交大。头戴“学霸”光环的牛刚从不死读书，不仅在学习上对自己严格要求，还是各类学生社团中的活跃分子，多次获评校级、省级优秀学生干部。

回望在西安交大度过的青春岁月，牛刚感言：“在交大的学习和生活不仅让我在科研方面奠定了坚实的基础，激发了我对科研的兴趣，也锻炼了我的组织协调、统筹能力，培养了我的团队精神，对我日后的科研工作有很大帮助。”

研究生毕业后，牛刚选择远赴法国里昂中央理工大学攻读博士学位。“当时大部分同学选择去参加工作，但是我继续攻读博士的想法没有动摇过。”在牛刚心里，每一次实验成功后的喜悦、每一次感受科技前沿的惊喜、每啃完一本艰涩文献后的豁然开朗，都是他在科研道路上坚定走下去的不竭动力。

在法国，牛刚从未放慢自己科研路上的脚步，在多个顶级期刊上发表论文，参与多个国家级的研究项目。“古人讲博观而约取，这也是我对科研工作的感受。”牛刚说，“在一个领域研究得越是深入，越会感到自己的浅薄。做科研的时候我就当自己是一块海绵，尽可能地去吸收，有了这种深厚能量的积聚，才有可能做出成果来。”

2010年，牛刚凭借自身出色的科研能力和研究成果得到了德国洪堡研究基金会的青睐，获德国“洪堡学者”称号及资助，又进入德国莱布尼兹微电子所进行博士后阶段的学习，而后留在该研究所担任研究员及项目组长。

“很多人对德国的印象是刻板、严谨，于科研而言，我最为受益的是德国人的实践导向思维，研究始终围绕怎么服务于实践来进行。”在德国工作和学习的4年是牛刚快速成长的4年，他从一个普通的科研人员成长为自主研发人员，从项目整体的视角出发，一方面能够把握前沿研究进展，另一方面也锻炼了自己的团队领导力。

谈及为何放弃这份令人羡慕的国际前沿研究机构工作，选择回到西安交大。牛刚坦言：“母校始终萦绕在我心头，交大培养了我，我也希望能尽一己之力为母校发展做一些事情。而且，目前国内的发展空间更大、环境更好，祖国已经展开了对于大规模集成电路、半导体生产工艺和功能器件的布局。未来国内对于‘后摩尔’器件实现的技术需求比较高，也顺应了产学研结合发展的需求。”

勇立世界前沿

回到西安交大后的牛刚任职于自己生活学习过的电信学院电子科学与技术系，在电子陶瓷与器件教育部重点实验室担任特聘研究员，同时承担英文课程电子显微导论和功能薄膜综合实验的教学任务。

牛刚的学术研究以硅基（光）电子器件应用为导向，着眼于功能性材料薄膜以及纳米结构与硅的集成，并且重点探索它们在存储、微机电一体化以及与石墨烯结合的（光）电子器件等领域的应用。目前，牛刚团队已经率先掌握了钙钛矿型及稀土单晶功能性氧化物薄膜在硅上的生长与集成；发展氧化铪基阻变式内存，开创性地对集成器件模块进行先进材料研究，推广产业化；在硅上实现了无位错的锗单晶岛，并创新性地实现了高质量石墨烯/锗/硅的混合型光探测器件，解决了传统难题。“我希望这些研究能够真正为生产实践解决一些问题。”牛刚说。

在牛刚看来，做科研一定要有百折不挠的意志和突破常规的思维，不从众、不跟风，并注重与企业和工厂的联系与交流，了解他们研发生产中的技术需求和难点。他时常对同学们说，要能够把自己的所学真正服务于生产实践，服务于社会。

“做科研一定是以兴趣为动力，在失败中吸取教训，在成功中总结经验，以明确的目标和规划、严谨求实的科研素养，一步一个脚印地去做自己感兴趣的科研。”这也是牛刚对学生的要求。

在学生眼里，牛刚是“严师”更是“益友”。谈及与学生们的相处，牛刚说：“我平时特别喜欢和他们聊聊家常，关注他们的思想动态。‘90后’孩子们的想法比较多，跟他们在一起，自己思维上也时常会受到一些启发，心态也更年轻了。”

为了让同学们有更宽广的视野，牛刚借助自己在国外的科研经历和人脉，经常邀请一些国外知名学者来校做学术讲座，学生们不出校门就能“转身遇见大师”。同时，他和团队的老师一起，积极申请国外的科研项目，“虽然回到国内，从事的是一线的科研教学工作，但是我要求自己时刻关注国际前沿动态，和学生们分享交流，积极和国际一流团队合作。”

“做科研，先定一个小目标：要发现并解决哪些科学问题、每年出多少篇高质量的论文、出多少科研成果，这些都是量化的东西。”牛刚常常对学生们说，“要把握国际科研前沿动态。我们交大人的目标就是世界一流，前沿在哪，追逐‘交大梦’的步伐就在哪。”

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