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記者：周清春
首席：王占國院士
時間：2006年4月14日9點
地點：中科院半導體研究所
■編者按
五十年前，硅材料的研制成功和硅晶體管的發(fā)明，導致了電子信息行業(yè)的一次大革命。材料科學在不斷地向前發(fā)展，隨之而來的光通信時代、量子時代帶給人們的是更多的“不可思議”。973計劃“信息功能材料相關基礎問題”項目組首席科學家王占國院士告訴我們：“二十一世紀的信息技術以材料、器件和電路為一體的信息功能材料為基礎，融最先進的微電子、光電子和光子技術于一體。事實上，新一代材料形成新一代技術，催生新一代的產業(yè)?！?
輕輕推開房門，一個頭發(fā)花白，臉龐清瘦的慈祥老人出現(xiàn)在記者眼前。不緊不慢的語速，平易近人的微笑，初次見面記者就被王占國院士的平和所打動。他把一瓶礦泉水塞到記者手中，一下子就拉近了我們的距離。采訪在一個很寬松愉快的氛圍中開始……
記者：有人說，信息功能材料是現(xiàn)代信息技術的物質基礎，它能夠引領社會的發(fā)展，您是否贊同這個觀點？
王占國：我贊同。21世紀的信息技術以材料、器件和電路為一體的信息功能材料為基礎，融最先進的微電子、光電子和光子技術于一體。事實上，新一代材料形成新一代技術，催生新一代的產業(yè)。
記者：這個結論是不是已經被近幾十年的歷史發(fā)展所證明？
王占國：是的。上世紀50年代，硅材料的研制成功和硅晶體管的發(fā)明，導致了電子信息行業(yè)的一次大革命。今天的計算機、數(shù)碼相機、錄音機、手機等都是在此基礎上誕生的。沒有硅材料和硅晶體管的發(fā)明，就不會有今天的微電子時代。
大家都知道光通信效率要比傳統(tǒng)的電通信高很多倍。上世紀70年代，砷化鎵半導體材料研制成功，使研制半導體激光器成為可能，而激光器是實現(xiàn)光通信的關鍵器件。同時，科學家又研制出光纖，這兩項技術發(fā)明引領了光通信時代的到來。
現(xiàn)在，我們對超晶格、量子阱這一詞可能都不太陌生，它是現(xiàn)代移動通信的基礎。晶體材料，如硅、砷化鎵等，原子之間的間距比較近，而在超晶格中，原子之間的距離遠遠超過正常晶體中原子間的距離。但超晶格材料在自然界中是不存在的，只能靠人工制造。超晶格理論的提出以及相關材料的研制成功，使現(xiàn)代的信息技術和航空、航天技術等得到突飛猛進的發(fā)展。
記者：我們現(xiàn)在都在談納米材料、納米技術，并且它在生產和生活中已經得到初步的應用，那納米技術或者說納米材料在未來信息技術發(fā)展中又將扮演一個什么樣的角色？
王占國：基于納米科學與技術的納米電子學和納米光電子學的發(fā)展和應用將會使人類進入量子時代。
我們知道，微電子學的發(fā)展是依賴于波爾茲曼方程和統(tǒng)計力學，屬牛頓力學范疇，納電子學則依賴于量子器件，波函數(shù)工程，屬量子力學范疇。納米科學與技術的發(fā)展將使人們進入一個“變幻莫測的”量子世界。可以預料，將來的量子信息處理速度要遠遠超過今天的信息處理速度。
量子技術用于通信還有一個很大的好處，這就是保密性非常好，信息在中途傳播過程中，只要有人竊取或偷聽，就可以立刻被發(fā)現(xiàn)。
光電技術在通信中起重要作用，同時也面臨瓶頸。
記者：目前，現(xiàn)代通信所面臨的瓶頸問題是什么？我國通信以及信息處理領域還存在哪些問題？
王占國：當前，光電信息網絡和信息處理在通信中起著重要的作用，但其發(fā)展面臨著瓶頸問題，如光電信號間轉換能力的滯后和電子線路速度的限制。加速發(fā)展光電信息功能材料，可以說是本世紀初世界范圍內面臨的最重大的科學問題之一。
我國光纖通信和移動通信發(fā)展十分迅速，市場規(guī)模約占全球10%%—15%%，需求極為巨大。然而，目前我國光纖通信、移動通信，甚至國防建設所需的關鍵器件和電路的芯片(材料)，幾乎都依靠進口，嚴重制約了信息產業(yè)的自主發(fā)展，威脅著國家安全。
為此，自主、創(chuàng)新、高速地發(fā)展我國的信息功能材料，滿足我國信息技術產業(yè)高速發(fā)展和國防建設對信息功能材料的迫切需求，是擺在我們面前亟須解決的重大科學問題，也正是973項目“信息功能材料相關基礎問題”在著手研究的中心課題。
項目組如何攻關？
記者：5年來，項目組具體的研究思路是什么？
王占國：我們的總體研究思路是：根據(jù)“有限目標、重點突出”的原則，以新一代信息技術和國防建設的需求為背景，研制出新一代通信網絡、高速信息處理和國防建設急需的信息功能材料，從根本上提高我國材料學科的整體水平與創(chuàng)新能力，徹底解決關鍵器件和電路芯片(材料)的國產化問題。
記者：就像您前面所說的，光電信息網絡在國民生產中很重要，但還有很多瓶頸問題沒有解決，我們項目在這一領域是怎么進行攻關的？
王占國：在光通信上，我們專門設置了兩個課題對其進行研究，已經取得很多重要成果。 光纖通信速率理論上可以達到1000Gb/s以上，而目前我國光通信主干道的傳播速率是2.5Gb/s。我們項目組經過幾年攻關，已經成功地研制出滿足10Gb/s需求的光通信光發(fā)射模塊和探測器，這意味著在不增加光纖數(shù)量的情況下光纖傳輸效率提高了4倍。這項成果已具備了向產業(yè)轉化的能力。
另外，現(xiàn)在的光纖通信一般傳100公里之后，就需要把光信號轉換為電信號進行放大，然后再轉換為光信號進行傳輸，這不僅大大地降低了光纖的傳輸效率，轉換成本也比較高。如果采用我們研制的半導體光放大器和大功率量子點激光泵源，結合摻鉺光釬，在光電轉換的地方用泵浦激光器通過摻鉺光釬對光信號進行直接放大，從而省去了光電、電光的轉換，這將有助于光通信網絡信息處理瓶頸的解決。
記者：我們了解到，我們這個項目在具有前瞻性的重大科研問題上也做了不少工作？
王占國：除了致力解決當前信息領域的瓶頸問題之外，我們項目還有一個重大的特色，就是具有前瞻性。正如我剛才說的，新興材料是信息社會的物質基礎和先導。早在7年前，我們這個項目就把氮化鎵、氧化鋅等第三代半導體材料作為本項目的主要內容之一開展了研究。所謂第三代半導體材料就是寬禁帶半導體材料，它的發(fā)光波長短（紫外），具有耐高溫、抗輻照等特點，可廣泛地應用在軍事、空間技術和高密度存儲等方面；在生活上可以用于照明、大屏幕顯示等。另外，本項目首先開展的太拉赫茲物理和器件研究，已成為目前國內外研究的熱點之一。
記者：發(fā)光的波長進入紫外區(qū)有什么好處，能舉例介紹么？
王占國：最常見的例子就是在軍事上的應用，我們以前的大多數(shù)常用的半導體材料只對白光和紅外光靈敏，不能探測紫外光。而氮化鎵的好處是，它對白光是透明的，僅對紫外光靈敏，稱之為太陽盲光探測器。在戰(zhàn)場上，一些軍用飛機經常從太陽光方向進行攻擊，以前對白光靈敏的探測器對著太陽光無法探測，而用氮化鎵制作的探測器可以很容易的探測到來犯戰(zhàn)機。
另外，紫外線還有很多用途，如人體血管壁上有很多沉淀物，紫外線可以把它“融化”等等。
記者：經過5年的艱辛探索，我國材料科學研究水平和創(chuàng)新能力是不是有了很大的提高，并在國際上占有一席之地？
王占國：5年來，我們從21世紀初我國信息技術發(fā)展和國家安全對信息功能材料的需求出發(fā)，選擇具有自己特色和良好基礎以及可能觸發(fā)新的技術革命的微結構材料體系為突破點，發(fā)展了有自主知識產權的按信息功能要求設計電子行態(tài)、裁剪和構造其材料結構的理論方法及其制備技術，顯著地提高我國半導體材料科學研究的整體水平和創(chuàng)新能力,并在國際該領域多個方面占有了一席之地；我們在突破信息網絡和高速信息處理瓶頸，為解決光纖通信、移動通信和高速信息處理所需的關鍵器件和電路芯片（材料）的國產化問題，擺脫依賴進口的被動局面,加速我國信息高技術產業(yè)發(fā)展和國防建設等方面做出了自己的貢獻。
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