燕归来 | 唐克超：专注微纳电子器件领域 努力给世界留下印记
心理学中有一种叫做“心流”的概念，它是指人们在做某些事情时所产生的全神贯注、投入忘我的状态。在那些我们喜欢、擅长并且有挑战性的事情中，心流最容易被体验到。对于唐克超来说，心流存在于他所从事的科学研究中。唐克超今年32岁，2020年归国，目前在北京大学集成电路学院工作。他曾在北大物理学院度过四年的本科时光，而后在斯坦福大学、加州大学伯克利分校继续探索材料学、微纳电子学。在这条高速行驶的人生列车上，唐克超从哪里启程，又将驶向何方？带着这样的疑问，让我们一起走进他的世界，一探究竟。
求学燕园，在自由中茂盛生长
“过程中我感受到了一种不由自主的投入感，这种投入感让我深受吸引。”谈起初学物理时的体会，唐克超如是说。高中时，唐克超出于兴趣使然，参与了全国中学生物理竞赛，这种不为功利所困的出发点，让他在过程中渐渐体会到了物理的独特魅力。后来他看心理学相关的书籍，才知道那种全身心投入的感觉叫做“心流”。
在“心流”状态之下，学习对唐克超而言成了一种享受，与此相伴随的是心灵极大程度的愉悦和优异亮眼的成绩。凭借在第二十四届全国中学生物理竞赛中的出色表现，唐克超被保送到北京大学。2008年9月，唐克超在北大物院开启了他的大学生涯。
唐克超（左一）与本科期间课题组成员在北京大学物理学院
“自由”是唐克超进入北大前对这所大学最直观的印象。正式进入校园后，这两个字在他的学习生活中得到了完美的印证。回忆起本科四年的时光，唐克超说：“自由是实实在在的。”
北大物院有非常好的学术氛围，如果想专注于学术，在这里可以尽情投入，每个热爱学术的人都像鱼儿得到了水，唐克超也不例外，他笑言：“我几乎把所有的时间精力都花在了自己喜欢且擅长的事情上。”物院的那些重要课程他都扎扎实实地学了下来，而且还学得很不错。和许多同学一样，他大二开始就进入到实验室，探索感兴趣的科研领域。他的课余生活也很简单，“基本就是几个关系好的同学围在一起讨论学术，或者想放松了，就一起切磋切磋游戏。”在实验室的科研尝试中，他明确了自己想做学术的理想，也确定了细分领域为半导体材料物理。
“在年轻的时候找到并且投入自己喜欢的东西，是一件非常幸运的事。在北大物院我就明白，如果我喜欢一样东西，那就要把它钻得很深，深到足以给世界留下点印记。”总之，在素有北大“疯人院”之称的物院，唐克超获得了满意的开局，在自由驰骋中，为后来的学术道路打下了坚实的基础。
赴美留学，向科研高塔进发
如果你正要做实验，却发现实验室的机器罢工了，你会怎么办？——这是唐克超在美国最常遇到的问题，他的留美生涯，是由“打怪”和“升级”一起组成的。
因为早早明确要走学术道路，唐克超在临近毕业时申请了国外的博士项目。凭借本科期间的优异表现，他如愿以偿地获得了斯坦福大学的offer，出于对应用的偏爱，他选择了材料科学与工程专业，专攻半导体材料。
在更广阔的世界，他更加用力地汲取养分、充实自己。面对新的国度、新的身份，他很快就被新学校丰富的实验资源、人才资源所吸引。唐克超常常充满干劲，自发地驱动起来。
唐克超（右一）与博士期间导师、美国斯坦福大学paul mcintyre教授
回望留学时光，唐克超坦言，最值得讲述的其实不是所谓的成功时刻，而是那些遇到的难题、遭受的挫折。最常见的难题就是实验室机器罢工，机器一罢工，就会耽误实验进度，有时即便修好了，也会导致先前的工艺无法完美重复，极大地影响项目的进展。“这种时刻会感到特别沮丧和无力。”经历了一段时间的低落，他最终想出了办法：机器要罢工，他没有办法，但他能在机器能正常运行时抓紧时间做实验，保证工作的连续性；而被罢工耽误的时间，他则通过安排其他科研任务利用起来。“以前我只盯着导师交代的课题，博士三年级起我试着打破这个局限，自己多想几个项目方向，多线程跟进，如果一个受阻，就暂时转换内容，继续推进。”
就这样，唐克超规避了风险，提高了效率，也慢慢迎来了自己的高光时刻——发高质量的文章、拿难得的奖学金、推进学术成果产业应用……唐克超对科研的掌控感越来越强，美好的心流体验再次充实他的生活。“不少人调侃美国的生活是‘好山好水好无聊’，对我来说，这一点其实没那么明显，因为我有热爱的东西可以投入。”
唐克超（右一）获2017年度国家优秀自费留学生奖学金
“我只考虑回国发展”，当被问到为什么会选择回国时，唐克超毫不犹豫地说。虽然在美国的学术道路越走越顺，但他知道，未来他不会留在这里。这些年中国发展很快，回国之后有更宽广的空间可以探索。而中美贸易战和疫情中的经历，更是让他意识到只有回国才会有真正的归属感。“疫情期间，大使馆给每位中国留学生都寄送了防疫物资。”祖国的关怀让他渴望回到故乡。除此之外，与父母和爱人的团聚也是促使他归来的重要动力。所以，唐克超一心想回国发展，在找教职的过程中，他只考虑了国内的学校。
2020年12月，唐克超如愿以偿地获得了到北大工作的机会。得知能回北大，他的兴奋溢于言表：“北大是我的母校啊！”
询问唐克超正式回归北大的感受，他说：“虽然校园面貌一新，新建了不少大楼，但氛围还是像8年前一样，自由包容。”那种氛围感，进去了就能感受到。
有一次，唐克超在登录学校信息门户时偶然发现，门户里不仅有他作为老师的信息，还有当初作为本科学生的信息。如同跨越时空的重逢，从前的“唐同学”和如今的“唐老师”会面了，那个怀抱理想的青涩男孩，在起点敦促自己——要在北大，给世界留下印记。
在北大，给世界留下印记
对于唐克超来说，学以致用才是科研的目标。“我学习的三个专业，物理、材料、微纳电子之间贯穿了一条从理论到应用的线。物理带给我思维方式、研究方法，材料是物理学原理的重要载体，而半导体材料则是微纳电子器件应用的基石。”
为何最终落点在微纳电子学呢？“微纳电子器件是集成电路的基本组成单元，专注于这个领域，可以为国家集成电路的发展贡献一份自己的力量。”他清楚地认识到目前国内外在此领域的差距，但也正因此，“我们有很大的动力去做这件事情。”
唐克超的研究，具体概括起来应该是“通过材料工艺、器件设计和表征技术等层面的创新，致力于解决集成电路领域前沿微纳电子器件的核心问题，推动高性能存储和传感技术的应用。”一般而言，信息需要经过传感、存储、计算三个环节。譬如，我们的许多设备收集到信息后，往往要经过数据的储存，再传输到云端上进行计算，运算的结果被传输回设备后才能执行对应的反馈操作。随着生活中智能设备越来越多，信息传输环节将给运算速度和功耗带来严重瓶颈。为了降低功耗，提高效率，在智能设备上设计实现感-存-算一体化成为了集成电路技术未来的发展趋势。唐克超主要致力于存储和传感两方面的研究，他的最终目标，正是开发基于新型器件的感-存-算一体化系统。
唐克超以挖矿比喻做科研：“能否挖出矿，取决于有没有矿，自己挖矿的技术如何。短期看运气，但长期一定与勤奋呈正相关。上下相求索，挖矿的人总会排除没有矿的地方，最终一定会有所收获。”
勤奋耕耘中，科研一如最初让他着迷时的那样，仍源源不断地给他带来美妙的“心流”体验，“在将材料和物理的相关知识整合进微纳电子应用的过程中，会产生出许多脑洞大开的想法，这种交叉融合让我十分享受，有时我甚至会在阅读文献和思考的循环中不愿出来。”
唐克超（右一）和他的学生
谈到成为老师的体验，唐克超直言：“与做学生时有很大的不同。”以前他可以每天都泡在实验室里，现在则要分出不少时间给申请项目、指导学生、教授课程等活动。“肩上的担子重了许多，要对许多事、许多人负责，每天都在不自觉地催促自己变强。”在成为一名好老师的路上，唐克超正努力摸索着前行。“我希望能与同学们零距离地相处，让他们觉得我们之间的不是传授而是分享的关系。”
为了实现这一理想，唐克超费了不少心思，比如每次上课前，他总会花时间准备几个段子。他曾在“信息科学中的物理学”课上讲到一种叫做“阿特伍德机”的机械机构，讲述过程中，他会冷不丁地冒出一句“从名称上看至少可以知道，这个设备是讲武德的。”同学们随之而来的开怀大笑让他有些许得意，不过他知道：“还有很多事情等待我去练习，一切还才刚开始。”
唐克超在自己的第一个教师节收到来自学生们的祝福
唐克超的人生列车经历过低谷，也登上过高台，但更多是在通往理想的轨道上平稳行驶。从成为一名好老师开始，从一点一滴投入科研开始，他执着地向着“给世界留下印记”这一目标，从容进发。在美好的“心流”体验下，他会抵达心中的目的地。
（采访：王悦、钟淋；图片：受访者提供）
专题链接：燕归来
转载本网文章请注明出处