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2021年12月16日

科研达人 高能育人

——记湘潭大学材料科学与工程学院教授唐明华

本报记者 李容容

新时代的人才培养标准,对高校教师提出了更高要求。与以往相比,他们更要肩负起科技创新和培养人才的双重责任。在湘潭大学,有这样一位学者,他胸怀报国为民的理想追求,发扬勇攀高峰的科学精神,秉持宽严相济的师德风范,倾尽毕生所学教书育人,走出了一条“以教学带动科研,以科研促进教学”的路子,成功实现了教学与科研“一肩挑”“双丰收”。他就是材料科学与工程学院教授、博士生导师、副院长唐明华,今年被评为我市第八批“优秀专家”。

潜心科研

1966年出生的唐明华,本科毕业于湘潭大学物理系无线电物理专业,获得湘潭大学材料物理与化学专业微电子材料与器件方向博士学位,在清华大学微电子研究所学习了一年微电子与集成电路设计专业课程,在日本东京工业大学访问期间参与研发由TIT、Fujitsu公司和Toshima公司联合资助的铁电存储器(65nm半导体技术工艺),曾受国家留学基金资助赴新加坡南洋理工大学担任访问学者。

在科研方面,唐明华教授主要从事铁电薄膜存储器、阻变存储器、硅漂移探测器(SDD)等先进信息材料及器件研究。2018年以来,他主持的科研项目包含:X射线成像和能谱分析的多通道硅漂移探测器阵列研究(国家自然科学基金重点项目,子课题2负责人)、SDD芯片制作工艺研究(国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”重点专项)、HfO2基抗辐照铁电栅晶体管存储器研制(国家国防科工局技术基础科研项目)、基于自旋极化多铁隧道结的多值存储研究(国家自然科学基金面上项目)、大面积硅漂移探测器的研制及产业化(长株潭国家自主创新示范区专项)、氧化铪基自整流阻变存储器的机理及性能调控(湖南省自然科学基金重点项目)等,8项纵向项目、2项横向项目总经费达到1081万元。2012年,科研成果“无铅铁电薄膜及其器件的失效与性能调控”获湖南省自然科学奖一等奖,2020年,科研成果“先进信息功能材料及其低功耗高密度存储器件”获湖南省自然科学奖一等奖。

其中,硅漂移探测器阵列研究由世界上SDD研发领域的顶尖级科学家、国家“千人计划”特聘专家李正教授担任项目负责人和首席科学家,组建了一支由湘潭大学、北京控制工程研究所、武汉海王科技有限公司等5家单位组成的跨领域、跨部门、跨单位的“国家队”,联合承担项目攻关任务。唐明华教授与肖永光副教授代表湘潭大学,作为团队核心成员,携刘曼文、李刚等博士生参与其中。硅漂移探测器阵列是最佳X光成像及元素分析探测器结构,在航天、X射线能谱成像、X射线荧光分析、生物医药、新材料、新能源等领域有广泛的应用。目前,国际上对于SDD的研究,是朝着低噪声、低功耗、高能量分辨率、大面积阵列、多通道电子学读出的方向发展,商用的SDD面积小且价格昂贵,国内尚无成熟技术。

鉴于SDD在军事和民用市场的巨大应用需求,欧美国家在SDD产品和技术上对我国实行严格的技术封锁和垄断,2017年开始,唐明华与团队成员开始研究SDD的芯片制作工艺、信号处理及制冷技术、真空封装技术等内容,探索超大面积高能量分辨率SDD及系统研制的国产化途径,以解决超大面积SDD的设计理论、制造工艺、系统集成、可靠性评估等科学和工程技术问题,获得技术先进、安全可靠、自主可控、军民融合的大面积SDD系列产品,并全面实现产业化推广。目前,该团队研制出的一系列原理性产品,已得到基础性应用。

多年来,唐明华一直没有停止创新的脚步,在微电子材料与器件领域持之以恒、孜孜不倦地探索着。2018年以来他在国内外著名刊物上发表SCI收录论文31篇,授权国家发明专利6项、集成电路布图设计著作权1项。在所有科研项目推进过程中,唐明华既充分利用自身学术知识,全力推动技术攻关,又注重在科研中把知识点“吃”得更透更懂,在教学活动中不断纳入创造性的科学研究成果,让科研为教学提供丰富给养;既高度信任课题组的博士生,不断在科研活动中培养他们思考、分析和探求真理的综合能力,又积极利用科研积累,为本科生教学融入“科研”元素,以更好地为社会培养创新型人才。

激情教学

搞科研,唐明华潜心研究、乐于探索;忙教学,他博学严谨,激情满怀;当导师,他温润清雅,循循善诱。

2002年,唐明华正式进入湘潭大学材料与光电物理学院任教,近20年来始终活跃在教学一线,承担了研究生(材料科学与工程博士、硕士,电子科学与技术硕士)和本科生(微电子材料与器件、师昌绪班)的教学工作,教授《超大规模集成电路与系统》《集成电路课程设计》《电工技术》《电工与电子技术》等专业课程,年均课时达200学时以上,先后精心培养了叶志等近60名硕士毕业生、王旭东等10名博士毕业生。

教育学生,唐明华始终有一股孜孜以求的干劲、韧劲和冲劲。在全校性的文化素质教育课程《从沙子(材料)到芯片(器件)》中,他贯彻课程思政和专业知识相结合的教学理念,采用双语教学,向学生宣传“只有把核心技术掌握在自己手中,才能真正掌握竞争和发展的主动权,从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全”的思想。在介绍微电子芯片技术的基本原理、最新进展、发展趋势、技术瓶颈时,他重点介绍芯片制造的全过程,通过可视化的动漫、IC企业生产现场视频等,形象地展示芯片的基础材料、工艺流程、电路设计、封装测试及应用领域等知识,达到了学科知识交叉融合的教学目的。

在唐明华眼里,课堂并不是一个单纯灌输知识的地方,更多的是一个育人的场所,他把对湘大学子的感情融入了血液里。叶志是唐明华带的第一个研究生,他2000年考入湘潭大学材料与光电物理学院,本科就跟着唐明华学习了4年微电子学课程,2004年获保研资格留校攻读硕士研究生,2007年受唐明华推荐赴香港科技大学攻读博士学位,毕业后于浙江大学任教,表现优异。陈卓俊同样在唐明华的悉心指导下念了4年本科,2008年以全年级第一的成绩保送至中国科学院院士团队攻读研究生,毕业后进入湖南大学工作,工作成绩突出。李刚是唐明华指导的博士生,他本科、硕士、博士都选择在湘潭大学就读。因李刚幼时曾患有小儿麻痹症,至今行走不便。这些年,唐明华总是对李刚格外关心,既辅导他学习,又照顾他生活,还带着他一起做科研,经常特意多发给他一些科研津贴,真正给予了李刚亦师亦友亦父的帮助。

不仅如此,唐明华还十分热衷于助推创新性实验计划项目,深化科研项目式教学改革。他主持了湖南省教学改革项目“基于创新与实践能力培养的集成电路制造工艺教学改革与实践”和湘潭大学第八批教学改革研究项目“微电子科学与工程专业认证改革实践方法探索”。2016年,他的教学改革成果“地方院校多学科二级学院分层与嫁接相结合研究生培养实践”获湘潭大学校级教学成果一等奖和湖南省高等教育省级教学成果三等奖。2019年,教学成果“基于钱学森工程科学理念的材料学科研究生培养模式与实践”获湖南省高等教育省级教学成果一等奖,教学成果“材料类人才工程能力培养的‘三三驱动’模式与实践”获湖南省高等教育省级教学成果二等奖。

教学带动科研,科研反哺教学。凭借突出表现和优异成绩,唐明华收获了湘潭大学“韶峰学者人才计划”学术带头人、湘潭大学首届“优秀教师”、湘潭市专业技术骨干人才,湘潭市D类(高级)人才、湘潭市科技创新智库专家、湖南省首届“优秀研究生导师”、湖南省普通高校微电子学与固体电子学学科带头人等重要荣誉和身份。他用实践证明:科研和教学能够相得益彰、相互促进。

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