他是材料物理研究方面的資深專家，有著豐富的理論和實踐經(jīng)驗，在半導(dǎo)體材料與器件特別是薄膜半導(dǎo)體材料與器件的研究領(lǐng)域有著豐富的積累。

        他是深圳市先進(jìn)薄膜與應(yīng)用重點實驗室主任、深圳大學(xué)薄膜物理與應(yīng)用研究所所長、薄膜物理與技術(shù)交叉學(xué)科帶頭人……在這些光鮮亮麗的頭銜背后，是范平教授數(shù)十年如一日的勤懇和踏實，他成為了一位刻苦鉆研的學(xué)者，一名敬業(yè)愛崗的科學(xué)家。

        正是這種求實的態(tài)度，幫助范平在高新技術(shù)研究和科技產(chǎn)業(yè)化的沃土上收獲頗豐，成為我國卓有成績的材料界攻堅能手。

        1979年，范平考入浙江大學(xué)物理系，自此，瑰麗神奇的物理世界大門在他面前徐徐打開。1985年起，他執(zhí)教于深圳大學(xué)應(yīng)用物理系，現(xiàn)為深圳大學(xué)物理與能源學(xué)院院長、教授。2002年到2005年，他在中國科學(xué)院研究生院(上海光學(xué)精密機(jī)械研究所)光學(xué)工程專業(yè)讀博的經(jīng)歷，拓展了他的研究視野和眼界，使得他將研究目光聚焦于薄膜半導(dǎo)體材料與器件領(lǐng)域。

        至此，在這一陣地范平已經(jīng)耕耘了三十個春秋，取得了一系列有著廣泛應(yīng)用前景的研究成果，不斷地書寫著新材料研發(fā)的傳奇。

        理論創(chuàng)新，傲立國際舞臺

        時間巨輪永不停歇，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，在探索新能源材料與器件研發(fā)的征途上，新的發(fā)現(xiàn)不斷涌現(xiàn)，新的觀點在探索中脫穎而出。

        熱電材料是一種能將電能和熱能相互轉(zhuǎn)換的功能材料，具有綠色環(huán)保的優(yōu)點，而熱電材料薄膜化不僅能夠通過低維結(jié)構(gòu)調(diào)控其熱電特性，且能與目前的微半導(dǎo)體器件工藝兼容，具有廣泛的應(yīng)用前景。

        而直至2012年，國內(nèi)在熱電薄膜材料和器件研究方面仍處于起步階段。范平及其課題組自2009年開始采用具有產(chǎn)業(yè)化特性的物理氣相沉積技術(shù)，研發(fā)傳統(tǒng)Bi-Sb-Te體系及新型Zn-Sb、Co-Sb等體系的熱電薄膜，并探索其相關(guān)物理機(jī)制。

        熱電材料的應(yīng)用主要通過熱電器件來實現(xiàn)。范平經(jīng)過近10年的不懈探索，最終研制成功一種新型雙面膜結(jié)構(gòu)的薄膜熱電發(fā)電器(薄膜溫差電池)。該結(jié)構(gòu)不管在電極的制備連接上，還是在器件的封裝上，都較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的薄膜溫差電池更容易實現(xiàn)，為高性能熱電薄膜的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

        課題組采用此結(jié)構(gòu)在柔性襯底上進(jìn)一步成功研制出具有更廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的柔性薄膜溫差電池，制備出轉(zhuǎn)換效率達(dá)12.3%的單體電池與轉(zhuǎn)換效率大于10%的電池組。該電池各項性能指標(biāo)均達(dá)到國際領(lǐng)先水平，不僅能在低溫差條件下提供足夠高的電壓，且壽命長，耗材少，制作成本低，符合工業(yè)生產(chǎn)的需要，在民用、軍用等多個領(lǐng)域均具有廣闊的應(yīng)用前景。

        范平目前多項熱電薄膜及器件制備的創(chuàng)新技術(shù)成果，已獲得了中國、美國、歐盟和日本等多個國家和地區(qū)發(fā)明專利授權(quán)，相關(guān)器件的研究結(jié)果分別于2013、2015年發(fā)表于物理學(xué)領(lǐng)域重要期刊《應(yīng)用物理快報》上，獲得了國內(nèi)外同行的高度認(rèn)可。

        基礎(chǔ)理論的研究、科技的不斷創(chuàng)新為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展插上了“翅膀”，范平在熱電薄膜材料和器件領(lǐng)域，憑借敏銳的視角、前沿的創(chuàng)新，為新材料產(chǎn)業(yè)核心能力提升夯實了基礎(chǔ)，讓產(chǎn)業(yè)發(fā)展不再成為空話，一步步邁出了穩(wěn)健步伐。

        克難攻堅，助力企業(yè)發(fā)展

        作為一名科研人員，人生的最高追求是什么?

        就是國家的需要。“國家有需求就應(yīng)該去做!”這是范平經(jīng)常說的一句話。作為一名學(xué)者，他雖有不少時間隱居于科研院所的高樓深院，潛心于各種精密細(xì)致的理論探索與科學(xué)實驗，但他還擠出更多時間走向企業(yè)，面向生產(chǎn)，奔赴現(xiàn)場，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展出謀劃策。

        在新型溫敏探頭的設(shè)計及制備方面的實踐就是一個典型案例。隨著科技水平的發(fā)展，人們對于溫度傳感器，超小體積、超快速測量、特殊測試環(huán)境及特殊安裝方式的應(yīng)用需求越來越迫切，然而，傳統(tǒng)的溫度傳感器都存在體積大、耗材多、熱容量大、響應(yīng)速度慢等問題。

        范平創(chuàng)新性地采用超薄又柔軟的基底材料和薄膜化的熱電極材料，克服了薄膜熱電極材料在高溫下易氧化及薄膜熱電極與輸出導(dǎo)線之間的連接工藝兩大技術(shù)難題，完成了新型溫敏探頭的開發(fā)。新探頭具有優(yōu)越的響應(yīng)特性和應(yīng)用靈活性，可將熱流傳感器和溫度傳感器，以及其他相關(guān)傳感器集成在一個芯片上。目前，“溫敏探頭及其制作方法”已獲得我國發(fā)明專利的授權(quán)，為下一步的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了良好條件。

        通過自主設(shè)計，范平課題組還成功開發(fā)出了一款可同時滿足熱電薄膜及塊體材料的“Seebeck系數(shù)測試儀”。

        目前熱電材料研究領(lǐng)域主流的兩大測試設(shè)備都是為熱電塊體材料設(shè)計的，測試精度難以得到保證，且測試難度大、時間長，設(shè)備昂貴。范平課題組研發(fā)的樣機(jī)采用了分離式探針結(jié)構(gòu)，保證了各個參量測量的準(zhǔn)確性;采用了雙重加熱模式，可極大減少溫度穩(wěn)定時間，提高測量效率;該儀器也具備了測量熱電薄膜器件輸出特性的模塊，實現(xiàn)了薄膜材料到器件測量的一體化集成;測量精度可與現(xiàn)有設(shè)備相比肩，但制造價格僅為同款設(shè)備的一半，這無疑大大填補了國內(nèi)的技術(shù)空白，具有廣闊的市場前景。

        同樣的，他們針對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)熱電式激光功率探頭的體積大與應(yīng)用靈活性差的問題，研發(fā)出了熱電堆方向與激光方向平行的平行式熱電激光功率探頭，該探頭采用新的結(jié)構(gòu)，體積小、應(yīng)用靈活，響應(yīng)速度達(dá)到了國際水平。目前，激光測量市場被國際三大廠商的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)功率計占領(lǐng)，該項技術(shù)很好地填補了國內(nèi)的技術(shù)空白，5瓦的激光功率探頭，其體積僅為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)功率探頭的十五分之一，可集成在各種自動化設(shè)備中，滿足工業(yè)自動化需求。相關(guān)產(chǎn)品已完成中試與試用，不久將推向市場。

        這些實踐，踐行了范平“不斷創(chuàng)新，解決實際難題”的科研精神，見證了范平將基礎(chǔ)理論研究與工業(yè)實際應(yīng)用相結(jié)合的不懈嘗試，進(jìn)一步加強了材料的應(yīng)用研究和產(chǎn)品化開發(fā)力度。

        而他，為成績欣慰，也為未來思考，尋找著一個又一個新的破冰點。

        探索未來，聚焦“今日之光”

        當(dāng)前，從世界能源的開采和使用情況來看，一次性能源正面臨枯竭的危險，節(jié)能與環(huán)保是人類面臨的嚴(yán)重問題。因此，重視太陽能等再生能源的研究與開發(fā)成為世界能源領(lǐng)域的發(fā)展方向。我國大部分地區(qū)太陽能資源豐富，作為永久性潔凈能源，太陽能技術(shù)有著獨特的發(fā)展魅力和無限的發(fā)展空間。

        如何使“今日之光”的太陽能產(chǎn)業(yè)盡早實現(xiàn)大規(guī)模利用?范平?jīng)]有停止自己的理論創(chuàng)新與探索。

        太陽能溫差發(fā)電技術(shù)是一種利用太陽能的新型發(fā)電方式。國內(nèi)太陽能光熱發(fā)電技術(shù)研究較晚，特別是太陽能溫差發(fā)電技術(shù)的研究，主要停留在理論及實驗的階段。

        范平提出“利用太陽能聚熱結(jié)合溫差發(fā)電模塊化組合方式改變發(fā)電機(jī)組的容量”的大膽設(shè)想，帶領(lǐng)課題組研發(fā)出一種利用太陽能熱發(fā)電的“太陽能聚熱溫差發(fā)電系統(tǒng)”。通過采集太陽光的熱能，再利用溫差發(fā)電機(jī)將熱能轉(zhuǎn)換成電能，結(jié)構(gòu)簡單、綠色環(huán)保、可靠性高。通過余熱存儲技術(shù)，可以將高峰期多余熱源保存起來，用在低峰期發(fā)電，提高發(fā)電效率。

        并且，他們積極進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化探索，與企業(yè)合作建立起1.2千瓦的太陽能聚熱發(fā)電系統(tǒng)示范工程。正在開展的10千瓦溫差發(fā)電機(jī)組示范工程項目，預(yù)期將于年內(nèi)完成。

        同時，在新型薄膜太陽電池材料和器件制備技術(shù)的開發(fā)方面，范平有著更多前瞻性的思考。他們采用與半導(dǎo)體(Si基太陽電池)生產(chǎn)工藝兼容性高的全真空物理氣相沉積薄膜技術(shù)，通過研究薄膜材料的生長和調(diào)控機(jī)理以及界面耦合等相關(guān)科學(xué)問題，最終研制出低成本、高效和性能穩(wěn)定的薄膜太陽電池。提出并實現(xiàn)單源熱蒸發(fā)沉積技術(shù)，制備出高質(zhì)量鈣鈦礦CH3NH3PbI3薄膜材料，直接制備出具有良好配比的單相薄膜，并基于單源熱蒸發(fā)法首次制備出CH3NH3PbI3薄膜太陽電池。

        這一項項成果，將范平心中的太陽能世界漸漸勾勒清晰。

        做科研需要挖井精神，需要持之以恒。只有深入的挖掘和持續(xù)的探索，堅持工匠精神，才會挖出水或金子，甚至是鉆石。正是憑著這樣一種執(zhí)著的精神，范平一路走來，碩果累累。他以第一作者或通訊作者在《應(yīng)用物理快報》《科學(xué)報告》等國內(nèi)外主要專業(yè)期刊上已發(fā)表論文80余篇，被SCI收錄60余篇。獲得美國、歐盟和日本等國家授權(quán)發(fā)明專利7項，國內(nèi)發(fā)明專利授權(quán)11項、實用新型專利3項。

        面對這些成績，范平?jīng)]有止步，而是繼續(xù)全力向新材料與器件應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)軍，并且以他對事業(yè)的執(zhí)著追求，以他樸實嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，帶領(lǐng)其科研團(tuán)隊攻克了一個又一個科研難題。

        十年磨一劍，只待今朝問鼎時。我們已經(jīng)走進(jìn)了新能源材料與器件的研發(fā)的新時代，而這將會讓更多人獲得幸福。對未來，我們和范平一樣充滿了希冀。