科学研究，实在是一种奇妙也“简单”的东西。如果我们静下心来回味一下心情，就会觉得做学问的确是一种生活，其中蕴含的很多道理比起现实的社会生活并不逊色。只是我等天生愚钝，并无能力去经历和体会。最近，由于工作的关系，我终于诚惶诚恐而动笔为办得有声有色的科普刊物《物理》写了一篇文章，重温了我和我的学生一起跟在别人后面捡残羹剩饭的一个过程与体会(文章不久应该会登出)。

 

事情源于我们研究铁电薄膜极化疲劳问题，其背景知识可以参见我前面的文章(效颦铁电：http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=6247)。问题的核心是理解典型的铁电薄膜Pb(Zr_xTi_1-x)O₃(PZT)沉积在镀有金属电极(如Pt)的Si衬底上时为什么会出现严重的极化疲劳：即电滞回线中的铁电极化会随着铁电翻转次数增加而慢慢下降，直至最后消失。从信息存储的角度看，这铁电薄膜就不再具有信息记忆功能了。

 

这个问题在铁电薄膜研究如日中天的1990年代吸引了很多人，说那时的SCI刊物上研究这一问题的文章每年数百篇大概不为过。很多工作看起来很有深度和广度，针对这一问题从相关的物理和材料科学各个方面都开展了很多研究。恕我狂妄，以我看来这一问题却未能得到很好解决。而性能优异的PZT薄膜由于这个疲劳问题终于在铁电存储应用方面被打趴下，从此再未能站立起来。再加上Pb污染问题，1990年代后PZT的极化疲劳问题就很少有人问津了。君已作古，迷惑仍旧；夜以继日，原来如此。

 

2003年，我们一个博士生偶然由旁道钻到这个问题里面。原因无非是我们有一台氦压缩机可以到低温。这个学生很懵懂地想看看低温下铁电薄膜的疲劳性能会怎么样，就做了一下实验，从而给我们创造了一个捡前人残羹剩饭的机会。我们很诧异地“发现”前人极少去研究低温下铁电疲劳问题，而低温实验却能够告诉我们所有与热激活过程有关的物理是如何演化的。结果，从2003年到2007年五年时间，我们就在这里不停地炒剩饭，还申请到基金委的一个面上项目支持(这种题目应该很难获得支持)，终于搞清楚原来PZT的极化疲劳原因竟然看起来是如此简单：电荷缺陷(主要是氧空位)的存在及其长程迁移导致。这种缺陷存在与Pb有一定关系。随后，我们简单地掺进去一些Sr或者Ba替代Pb，在不损害铁电性能的情况下就轻松地将极化疲劳基本消除了。OK，原来如此！

 

令人啼笑皆非的是这并非什么新观点，前人很多工作都提到这一原因。在PZT用于微波应用时掺杂Sr和Ba也是差不多众所周知的。现在我们恍然大悟：微波应用无非是降低损耗，而氧空位就是损耗的来源。这隔行的人们早就搞清楚了的事情我们在这里折腾了这么十几年还是一筹莫展。我一位朋友看过我们的文章后说这要是十年前就好了。可惜十年前我们都在“千里之外”。

 

当然，我没有说我们“真正”解决了这个问题，也许还有误区和错误的理解贯穿在我们的工作中一直到现在我们还不明就里。这看起来是有些恐怖的事情。

 

这个故事让我回到科研与人生的关系。这件事情似乎暗示我们人生路似乎应该很简单的，让它很复杂是我们自恃高明，跟随热点和高潮一哄而上，却很少站在旁边去冷眼旁观。我们一生中有很多人很多书很多历史故事与当代悲欢离合都或多或少是我们自己折腾出来的，格物之理也许本来就很简单。

 

现在国家的政治生活都在强调胡总的“科学发展观”。虽然我们很多都是政治生活之外的人物，却未必一定要将这个“观”放在外面。我们思维的自由或者内敛、研究课题的热潮与剩饭、成果体现的高明与卑微，不一定是正确的标记或者对立，正如志东最近系列文章所检讨的那样。

 

众里寻它千百度，蓦然回首，未必是惊喜，抑或是惊喜过后的检讨。这也许就是我们当前的科学发展观。

 

没有最后，有道是：君已作古，迷惑仍旧；夜以继日，原来如此。

 

 

 

 

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