磁电信息功能薄膜与集成器件团队：科研不是一蹴而就的，人生也不是

编者按

“中国青年女科学家奖”是欧莱雅和联合国教科文组织“为投身于科学的女性”计划在中国的发展和延伸，由中华全国妇女联合会、中国科学技术协会、中国联合国教科文组织全国委员会以及欧莱雅中国于2004年联合设立，已成为专门面向广大女科技工作者的全国性奖项。截止第19届，共有204位女科学家脱颖而出，她们弘扬科学家精神，矢志科技报国。女科学家，一代耀一代。

果壳采访了第十九届“中国青年女科学家奖”的部分获奖女科学家，让我们一起听听她们与科学的故事。

被采访者：

杨青慧 磁电信息功能薄膜与集成器件团队/负责人

冷寂之中的一点热闹

2005年的秋天，杨青慧在电子科技大学读完了本科和硕士，继续在导师的“磁电薄膜团队”攻读博士。读了博士就要有一个单独的研究方向，当时她被分配到的方向是一项从国外引进的技术——液相外延生长工艺。

这像是一个被命运选中的故事：年纪轻轻的女科学家，加入重点实验室，被委以重任，研究从国外引入的重要技术。

但现实中，这更像是一个“落选者”的版本。

为了提高科学技术的发展，我国在上个世纪末从国外引入了一些技术储备，并在其基础上继续做研发。杨青慧负责的这个方向，更真实的原因是打包售卖买回来的边角料，乌克兰人用它制备一种叫钇铁石榴石铁氧体（YIG）的单晶薄膜，但很可惜，长得太薄，没法应用，很早就被业界认为前景渺茫。（在上世纪80年代，当磁光存储成为一种被工业界抛弃的技术后，整个研究方向都几乎陷入停滞。）

同一时期，实验室的师兄师姐们参加的是“973项目”这类国家重点研究计划，团队实力强劲，也总能接触到各领域的人才。在时代的洪流中，他们就像不断向前碾压的车轮。

说不羡慕是不可能的。倘若换一个人，面对这样巨大的落差，或许很难接受如此安排，但杨青慧的性格里有“佛系”的一面，她想既然有经费，也有研究方向，就可以做。

她的目标很明确，YIG薄膜要想走出实验室，走向更广泛的应用，就得“生长得很厚”。

“生长”，形容的是利用液相外延技术，制备YIG材料的过程。各类高纯氧化物要先溶化在溶剂里，然后慢慢地在一个衬底上析出固体物质，最后缓慢形成单晶薄膜。这个过程最大的难题在于，衬底和YIG是两种不同的材料，这会导致YIG材料在长厚的过程中，内部应力不断堆积，而应力一旦过大，就很容易断裂或者变形。

想长厚，从技术和材料的根本上来说，就是困难的。

杨青慧很快就发现，在一个没落且困难的方向，做研究是很寂静的。她想看看文献，看下前辈的想法，但翻遍了文献，也只看到上个世纪八十年代的文献。她想找人聊聊，问同龄人的建议，但冷门的方向，很少有人关注。

在茫然和焦虑之中，她只能在跑步中跟自己对话。后来膝盖不好，跑步改成散步，她沿着小区旁边的河，牵着狗，一个人散很长的步，耳边时常只能听到自己的声音：YIG到底能不能突破生长技术？有没有应用可能？要不要换个方向？

2009年，冷寂之中，终于传来了一点声音， 一个关于YIG材料的新效应被发现了。这个发现刺激了全球研究基础物理的实验室，他们开始围绕新效应寻找现实世界的应用。原本冷门的领域，忽然涌入了一波关注者。那段时间，很多国内外的高校会找来，向杨青慧和团队索要样品。

但这次磁学界的小小热闹，跟她关系其实不大。“他们主要围绕新效应，跟我们的方向是两条路，不过有人关注，我就觉得这个方向还可以继续做。”

疑问和坚持

材料上的进步是极其缓慢的，没有灵感时刻，也没有捷径可走，大部分只能靠不断地实验，投入大量人力、时间，一毫米一毫米地慢慢推进。就这样，十年过去了。

这十年间，她的人生也流淌过各种阶段，博士毕业，师资留校，结婚生子，组建自己的团队，但始终不变的是她的研究——让材料长厚。

十年，材料终于长得足够厚了，微波可以在里面传输，损耗也够低，终于可以探索材料的应用之路了。

实验室是千级的无尘室，团队成员穿着超净服正查看材料

通常来说，YIG材料会被做成一种小球器件，它是很多精密仪表的核心部件，比如频谱分析仪、矢量网络分析仪。这些仪表或许听上去很陌生，但它们的应用场景正是近些年大热的5G通信、物联网、半导体，这些高精尖领域的产品研发和测试，都要用到此类精密仪表。

小球器件的制作过程非常复杂，就像是“钟表工艺”，非常依赖有经验的老师傅，正因如此，小球器件价格昂贵，而且目前能做的只有几家国外的公司，一直以来对中国都实行了禁运。

杨青慧和团队的想法是，能不能用薄膜器件代替小球器件，这样既可以省去大量人工，不依赖于有经验的老师傅，也能大幅降低成本，更关键的是能解决“卡脖子”技术。

但是，当研究变得更有前景，杂音也开始出现了，那时杨青慧身边总不乏怀疑的声音。

“国外做了五六十年，为什么一直用小球工艺？”

”这么复杂的一个器件，薄膜化一定有没想到的劣势。”

确实，在很长的一段时间里，她和团队设计的薄膜器件很难达到预期，总会出现各种各样的问题。

在问题的迷雾中，杨青慧抓住线索，问题不会平白无故地出现，科学是有道理的，要么是材料缺陷，要么是电路设计，要么是工艺问题。“那就一次次回推，去解决问题。只要理论上可行，只要它是重要问题，你付出了足够的努力和时间，就一定可以实现。”

热闹

终于在2019年，杨青慧和团队看到了一份近乎完美的器件性能测试报告。“理论预测通常很多指标都会好于器件的实物，但当我们测试发现，我们真正的器件表现得和预测几乎一样时，整个团队都非常非常的激动。”

逐渐，杨青慧的实验室开始变热闹起来。在十多个人的团队中，有人开始了新材料的研发，有人探索YIG材料的其他应用。成果开始井喷式出现，YIG材料被做成了更多种的核心器件，团队研究的新材料“磁光单晶厚膜”也有了突破，解决了另一个 “卡脖子”技术，改变了光通信领域的核心器件依赖美日企业进口的局面，保障了产业链的安全。

团队合影，中间的女性是杨青慧

到了器件研发的后期，过去毕业的学生也回来了，带着团队出去创业。他们见投资人、见厂商、拟合同，招募人手，学基本的金融知识，还要做公司的估值。对这群研究者来说，每天都有新的东西发生，有新的概念要学习，也有见不完的人，说不完的话。不过，热闹中的很多话，更要细心分辨。聊的时候，大家都说这个事儿很重要，但真到了真金白银要投入，又总有各种各样的顾虑。

几年的时间，依托杨青慧团队的两个材料，YIG和磁光单晶厚膜，两家初创企业成立了。他们研发的基于YIG器件的产品性能，堪比世界一流厂商；关于磁光单晶厚膜的成果，也正在产业化的筹备当中。

热闹中，冷寂的选择

大树长成，自然会引来更多关注。2020年底，通信领域的头部企业找来了，他们看懂了杨青慧团队“磁光单晶厚膜”的潜力，希望能投资，推进它尽快产业化。

但面对企业的热情和期待，团队的内部还是有一种冷静和定力，他们知道材料研发有自己的特点和周期，欲速则不达。当时磁光单晶厚膜的晶圆只能做出2英寸，成本上优势不大，只有做出了3英寸以上的晶圆，才能降低成本，真正有市场竞争力。据他们预测，还需要2~3年时间，技术才能平稳地产业化。

团队没有接受这份邀请。他们静下心来，按照自己的时间节点继续推进。“21年，3寸的做出来了。22年我们做了中试（产品正式投产前的试验），给一些厂家送样，大家都挺认可。我们才找到厂家合作，推进它的产业化。”

回过头来看，团队的这份定力，或许能从杨青慧身上寻找到痕迹。

在埋头做实验的那十年，YIG材料仿佛给她画了一条泾渭分明的线。线内是她的研究，清冷，寂静，线以外的世界，嘈杂，变幻。有同门觉得本专业的就业不好，读到一半转换了方向。有人感觉高校薪资太低，转投企业。就连她所在的学院也都经历过几轮分分合合，人员更迭。但她始终留在同一个专业，同一个实验室，做同一个看上去没有什么前景的课题。

她的解释是，自己是一个简单的人，很多时候没有想太多，也没有去比较。但也许，不改变，反而是一种更艰难，也更需要智慧的选择，要绕过某些可能带有诱惑性的陷阱，才能不偏离人生的主线。

如今，磁电薄膜团队在热闹中面对诱惑，也做了相同的选择。

这份定力，正如他们的材料一样，不是一日达成的，同样要经历漫长的打磨，但无论是人生还是实验的磨练，学生们的身后总有温和的支持。

杨青慧学生们都知道，即使是在试验进展困难时期，熬夜加班也是不行的。如果谁在半夜两三点给杨老师发了实验图片，第二天一定会被批评。她不鼓励这样地熬学生，也不愿给学生施加压力，她常跟学生说一句话：“我们不是只活这三四年。”

因为涉及到特殊领域，团队中有些学生毕业要面临更长的周期，论文的审核、发表都有更严格的标准。还有很多学生跟杨青慧当年一样，手头的方向，在最初阶段看上去都没什么前景，但他们有一种被托住的安全感，即使一两年做不出东西，也没关系，“杨老师肯定会同意我换个方向继续做。”

团队会时不时聚餐，大家一起享受美食

科研界中，不乏废寝忘食的研究者，但磁电薄膜团队的成员们，在漫长的冷寂里学会了一样东西：科研不是一蹴而就的，人生也不是。

在他们理解中，科研不只是一份工作，一项事业，更糅合了对人生的理解。研究和人生一样，都像是在漆黑的茫茫宇宙中流浪，看不清前路，也不必回望来路曲折，个体是渺小的，视野是狭窄的，命运是偶然的。

当你在命运那里“落选”，不要焦急，先不着急放弃，坚持下去，时代洪流中的“落选者”，也终有脱颖而出的一天。

杨青慧，摄于20年前

采访/撰文：程观

编辑：吴欧、何婧雯

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