物理

贸易战下想弯道超车?材料学博士告诉你有多难

搬砖小蚂蚁 发表于  2019-04-08 18:14

|· 本文来自“我是科学家”·|

有这样一位博士,她的日常工作就是寻找又听话又便宜又容易和其他现有存储芯片常见材料不打架的材料,你以为她是玩磁铁的?那么,真实的材料学博士是什么样子?她的生活还有哪些趣事?一起来看看材料学博士的日常吧!
(**专栏中所涉及的内容为嘉宾自身的经历,仅供参考,不同院校/专业/研究方向的博士在研究和生活方面都会有不同的体验哟**)

芯片,我们到底行不行?

要说去年最大的事件,中美贸易争端必占其一。在这场看不见硝烟的战争中,我们能有些印象的大概就是在太平洋上全速航行的那船大豆和被禁售电子零部件的中兴通讯。由此而来的国产芯片制造领域,在我大A股2018年一片“蕉绿”的哀嚎中异军突起,全面翻红。而那些依赖进口芯片的上市公司却大幅下跌。

芯片都是是什么呢?图片来源:Pixabay

那么,让资本市场如此巨幅波动的芯片到底是什么呢?其实,芯片这个名词涵盖的领域非常广,几乎所有的半导体元件都可以叫芯片。不同的芯片种类对应不同的应用场景,比如说传感芯片、计算芯片、存储芯片、通信芯片等等。这些芯片中,有一部分是利用磁性材料的极性来实现0和1的数字存储或者计算的,我的专业方向就是研究这类材料。

我们人类从结绳记事开始,用语言、图像、文字,直到现在数字科技时代,利用不同的介质保存自己的文明创新。还记得小时候周杰伦出新歌立马跑到新华书店去买磁带的经历吗?还记得小学第一台电脑用的是3.5英寸的软盘吗?(暴露年龄了)。随着科技的进步与发展,一台手机可以解决大部分的多媒体问题。这就要依赖于背后高集成度的芯片来进行计算和存储。

如今一台手机就可以解决大部分的多媒体问题,这依赖于背后高集成度的芯片来进行计算和存储。图片来源:Pixabay

那么我们到底和发达的半导体技术差多远呢?客观的说,目前我们从原材料到设备到分析软件到从业人员的能力经验积累,都落后于美日韩等发达半导体国家。毕竟人家有几十年的各方面积累,有一茬一茬的年轻人为此而奋斗。但是,可以看到的是我们的国家正在为此而努力改变。在武汉、合肥、大连、福州、成都、杭州、无锡等城市,都有芯片产业的布局。我在新加坡的一位前辈曾经说过:“国家肯大力投入这个领域,哪怕是有些公司最后没有把产品做出来,也为这个领域在国内的探索和尝试留下了经验、培养了人才。”而他本人,也就在16年回到了祖国投身芯片领域的建设。

我们组的研究重点

接下来简单介绍一下我们组的研究:基于自旋轨道矩的磁性翻转——SOT-MRAM的基本结构。

早在2007年,诺贝尔物理学奖就被授予发现巨磁阻效应(GMR)的Albert Fert和Peter Grunberg。这个效应简单来说就是下图这样[1]:

巨磁阻效应示意图。图片来源:参考文献[1]

简而言之就是:当上下两层磁性朝向相同时,通过该薄膜的电阻较低;当上下两层磁性相反时,通过该薄膜的电阻较高。之后更早期发现的隧道磁电阻效应(TMR)也引起了大家的注意。随着磁记录材料的发展,磁性隧道结(MTJ)发挥了越来越重要的作用,在硬盘的读头中,一些高精度的磁性传感器中都有应用。这便是传感器芯片以及磁性随机存储器的基石。

那么我们如何利用这个磁性隧道结呢?首先,我们把下面这一层通过各种方式固定起来,现在常用的方式是人工反铁磁结构。当我们得到下面这个固定的磁性朝向后,我们通过电或者磁来让上面这一层材料的磁性翻转,于是乎可以得到高电阻态和低电阻态。这两种状态可以天然的作为0和1来进行运算。SOT(自旋轨道矩)就是利用重金属的某种特质来对下面的磁性层进行翻转的过程。枯燥的内容不说太多,我们来看看下面我的小心得小体会。

站在分叉路口做选择:要不要读博?

要不要继续接受教育这个事情吧,在各大论坛上都有争论。有些人说,年代不同啦,职场竞争压力大,研究生找工作都不好找,当然要读个博士咯。当然也有人说博士毕业工作也不好找的。有些人说,读博士好啊,你看深圳不是有个孔雀计划吗,只要是QS排名前150的学校毕业的博士来深圳工作,都可以拿到一笔不少的钱。当然也有一些人说,应届博士工资并不比应届研究生高多少的……

我觉得吧,其实读博这件事情主要看自己对将要做的领域有没有兴趣,耐不耐得住寂寞。可能有些学弟学妹们要问,我其实不知道自己对这个有没有兴趣。那么我这里有个粗略的判断方法:你可以看一下可能会攻读博士的导师个人首页上他的研究方向,然后去搜索一下相关行业信息。如果你觉得搜了好多天,越来越多的信息你都想知道,那么很明显,你对此是感兴趣的。如果你搜了半天时间就觉得很枯燥乏味,那么很明显你对此并没有什么兴趣。

如果你搜了半天时间就觉得很枯燥乏味,那么很明显你对此并没有什么兴趣。图片来源:Pixabay

博士出来的工资未必有你研究生毕业工作几年之后拿到的工资高,所以如果只看收入的话,很难去界定哪一条路更好。目前来看,如果有志于加入自旋电子学这个方向的话,就业前景还是可以的,毕竟国家大力发展这个方向。

我的博士生活日常

新加坡大概7点钟天亮,于是我差不多是9点起床(咳咳)。之后去教研室吃个早餐打开电脑看一下有没有邮件并做一下今天的计划。差不多10点就去实验室啦,吭哧吭哧做到饿了就去吃个午饭接着回来继续做实验,一直到饿了再去吃饭,然后回来吭哧吭哧(差不多是猪一样的生活)。

基本上不是处于需要做实验的状态就是处于需要看文章、写文章、数据分析的状态。当然,也有可能互有穿插。比如说周一早上有个数据需要补充一下,我来生长一下样品,但是周三下午才有测试的机时,于是我就必须在周一下午到周三上午这段时间把生长好的样品处理成可以测试的状态。

在一个项目进行中的正常情况下是休息很少的。但是呢,我校有21天假期(除了公共假日之外的)足够你在项目瓶颈期或者项目结束好好度假放松一番。毕竟马来西亚、泰国、印尼是辣么辣么近。刁曼、兰卡威、普吉、巴厘的海水是辣么辣么蓝。总之,理工科PhD的时间还是比较自由哒。只要项目能做成,其他都是自由时间。

认真学习,努力搬砖。供图:搬砖小蚂蚁

泡一泡图书馆上个自习什么的当然也是很开心咯。当然体育锻炼也必不可少咯。(此处必须放上我们新的泳池!)

供图:搬砖小蚂蚁

关于申请学校的二三事

关于申请学校,我的观点是:funding>导师>专业>学校排名。因为好的导师可以带你成长带你飞,差的导师就……咳咳,你懂的。但是一切没有钱没有资源就等于啥也没有。另外一个就是对于海外高校而言,语言真的是很重要的一关。毕竟平时大多数时间的学术交流,课程都是以英语为主。你一定要会利用这种语言表达自己才能与人相互学习。还有就是,如果有可能的话,尽量做这个组比较擅长的领域而不是新领域。毕竟如果是有经验积累,那么无论是设备还是数据分析,都会比较快的上手。如果是新的领域,那么可能买个设备都要个一年多呢。

关于找工作的二三事

NUS(新加坡国立大学)有个专门辅导学生如何找工作的部门叫career center(职业技能辅助中心)。这个部门会有老师教你如何优化自己的简历,面试的小技巧甚至会有专门的教女生化妆的课。当然这些开课的时候你需要去选啦。另外就是,这个部门每年会组织两次大型的招聘会,那个时候你会看到各大公司来我们sport center这里摆摊。当然咯,如果有公司需要单独开一场招聘会,career center也会群发邮件给大家哒。找工作方面,我觉得还是很容易的。

关于生活上的杂七杂八

(1)住宿:对于从中国来到NUS的博士,在学校的第一年和最后一年是肯定能申请到宿舍哒,下附utown(其中一个宿舍)图一张,对!没错!有屋顶泳池!

供图:搬砖小蚂蚁

当然咯,如果中间两年你并没有申请到宿舍,也可以在校外租房子的。西海岸,金文泰附近租房子的中国学生是非常非常多。

(2)饮食:饮食上也不用担心,虽然不如国内丰富,但是华人餐厅还是很常见的。另外还有印度菜,西餐,马来菜,日韩泰料理可供选择。是不是想来尝一下新加坡的肉骨茶呢?

(3)交通:新加坡的公共交通是非常的发达,几乎没有公交和地铁到不了的地方。当然,出门打个uber或者grab也是可以的。

(4)商业:购物不用担心,乌节路的各大奢侈品牌足以满足你败家的冲动。另外还有其他的商场和outlets(打折村)。

(5)奖学金:QE(中期考核)之前是2000新币,QE之后是2500新币。

最后的最后,祝大家早日进入自己心仪的大学啦。文末我大NUS镇楼。(编辑:Yuki)

参考文献:

  1.  Journal of Applied Electrochemistry 37(5):549-555,2007

作者名片

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全部评论(9)
  • 1楼
    2019-04-08 18:56 在雨夜
    引用文章内容:还记得小学第一台电脑用的是3.5英寸的软盘吗?(暴露年龄了)

    用过5吋的

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  • 2楼
    2019-04-08 19:53 天降龙虾
    引用文章内容:还记得小学第一台电脑用的是3.5英寸的软盘吗?(暴露年龄了)。

    俺小学时,电脑还是5英寸软盘呢。。。。

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  • 3楼
    2019-04-08 21:05 汉尼拔wang
    引用文章内容:哪怕是有些公司最后没有把产品做出来,也为这个领域在国内的探索和尝试留下了经验、培养了人才

    那也得是真做才行,像国足那样从娃娃抓起,抓了这么多年结果一拨拨出废物~

    [0] 评论
  • 4楼
    2019-04-09 08:37 影沉沙
    引用文章内容:小学第一台电脑用的是3.5英寸的软盘吗?(暴露年龄了)。

    我大一还用1.44M软盘你怕了吗?

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  • 5楼
    2019-04-09 11:19 毛骡 金属材料学博士

    消灭零回复……这是招生贴?

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  • 6楼
    2019-04-09 16:59 axiang

    小编,这是没有稿子了么

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  • 7楼
    2019-04-10 11:15 天生就是2

    标题,内容。。。

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  • 8楼
    2019-04-10 18:15 大头米少

    虽然没出过什么科研成果,但感觉文章的后半段我也可以写写……

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  • 9楼
    2019-05-09 11:29 阵风1993

    垃圾,标题蹭热点,文不对题。想想一个博士混成这样也是醉了。全文一点水平都没有,都是一些琐事。回去好好补习一下高中作文。

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搬砖小蚂蚁
搬砖小蚂蚁 毕业于新加坡国立大学工程学院材料科学与工程系,主要研究领域有薄膜磁性及磁动力学性质、自旋电子学、自旋转移力矩和自旋轨道矩效应驱动的无外场磁翻转,斯格明子(skyrmion)等。

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