拒绝美国高薪诱惑，半导体天才决心回国:立志做好“中国芯”
芯片制造是一项复杂、庞大的工程。
一枚指甲盖大小的芯片，需要通过晶圆制作、设计、光刻、蚀刻、等离子注入以及封测这套流程后，才能应用在电子产品上。
在我国科学家和企业的努力下，晶圆制作、芯片设计水平已经达到世界领先水平，但受困于高端光刻机的匮乏，一直都无法实现高端芯片的量产。
中国芯片制造技术的落后让美国得以落井下石，为了限制华为等企业发展，美国甚至修改半导体行业规则，制造中国芯片危机。
面对不得不接受进口芯片的困局，中国极度渴求芯片制造技术的进步。
在面临危机之时，在美国读书的杜灵杰拒绝了美国提供的高薪以及一切优待，毅然决然地选择回国。
杜灵杰意识到半导体是国际前沿的方向，而美国一直在打压我国的电子产品制造业，在芯片方面尤其猖狂。
因此，杜灵杰的爱国心召唤他回到祖国解决这一难题，破解芯片危机做出属于中国的芯片。
在被问到为什么一定要回国时，杜灵杰轻松回答道:
“对我来说这并不是个艰难的决定。当初去美国留学之前我就下定决心，学成之后一定要回国，所以拒绝高薪是我早就预料并决定好的事情。”
科学兴趣 探索科学
杜灵杰出生于江苏镇江，父母都是受过高等教育的知识分子，家中有着浓郁的学习氛围。
在父亲的影响下，杜灵杰不喜欢看动画片，喜欢看科教类视频和科幻故事，从小就对科学很感兴趣。
上学时杜灵杰的高智商和强大的学习能力让他在学习的道路上势如破竹，在小升初和初升高阶段都被直接保送。
父亲告诉他:“学习可以更好地为祖国奉献，学有所成之后成为一名科学家，帮助祖国科技的发展。”
父亲的深切期望在杜灵杰心里埋下了报效祖国的种子。
高三时杜灵杰参加了南京大学的提前招生，直接被保送进入南京大学物理学院。
入校后杜灵杰进入理科强化部，班级中都是新生中最拔尖的学生，由教授亲自培养、指导。
杜灵杰接受到了先进的科学知识，从此开始对科学的无尽探求。
2010年，作为南京大学研究生的杜灵杰开始研究量子噪音环境下的干涉理论。
杜灵杰回忆:“有一天凌晨3点在查阅文献，脑海中突然有个想法:爱因斯坦提出AB系数理论是在上世纪20年代，当时的量子理论尚未成熟，如果把同样的问题放到量子环境下考虑，那爱因斯坦的理论是不是需要做出改变?”
有了想法杜灵杰马上就落实研究，最终经过推导发现:在两能级中通过LZS干涉量子噪音可以实现粒子数翻转。
这一创新性成果证明了爱因斯坦的AB系数理论不适用于量子噪音环境，为新型激光奠定了理论基础。
杜灵杰建立了量子噪音环境下的LZS干涉理论，他的论文在《物理评论》期刊上发表。
他的硕士导师于扬教授对此十分肯定:“这项工作完全可以写进教科书。”
杜灵杰很开心也很诧异，他感慨道:
“这项工作虽然是偶然间产生的想法，但它来源于我的兴趣，物理研究领域很多重要的工作和理论都是无意间发现的，但这些无意的收获都来源于对科研的饱满热情和兴趣。这是我的第一个工作，它带给我的不仅有愉快的正向反馈，更让我明白了兴趣是支撑一件事做下去的动力源泉。”
2011年杜灵杰硕士毕业，导师建议他出国留学，学习更先进的科学知识。
成绩优异的杜灵杰申请到美国莱斯大学的全额奖学金，开始了自己物理研究的高速发展期。
热爱科学 热爱祖国
进入莱斯大学的杜灵杰跟随杜瑞瑞教授开始对半导体的深入研究，前期进行理论物理的工作，很快就有所突破。
2006年张首晟教授等人就曾提出在半导体中可存在量子自旋霍尔效应。
虽然在实验中捕捉到拓扑边缘态在碲化汞量子阱中，但一直没有观察到精确量子化平台。
在杜瑞瑞教授的指导下，杜灵杰对其进行了相关的研究。
最终在掺硅的铟砷镓碲半导体量子阱中，他测量到符合Landauer-Büttiker公式的量子化平台电导，找到了两维拓扑现象的证据。
在实验中首次观察到量子自旋霍尔效应的精确量子化平台。
杜灵杰首次证实量子自旋霍尔效应的精确量子化平台现象的工作，受到了美籍华裔物理学家张首晟教授等国际知名学者在著名国家会议上的广泛报道。
观察到精确量子化平台现象后杜灵杰没有停下研究的脚步，他想到已经被证实的时间反演对称可以支持量子自旋霍尔态。
那么是否存在不依赖时间反演对称性的量子自旋霍尔效应?
杜灵杰继续研究，意外地在铟砷镓碲双层量子阱中观察到拓扑边缘态可以稳定存在于强磁场的环境中，以此提供了一种新型拓扑现象
--破缺时间反演对称量子自旋霍尔效应存在的证据。
紧接着，根据上世纪60年代获得诺贝尔奖的Mott教授曾提出的BCS激子凝聚，杜灵杰猜测新型的量子自旋霍尔态可能来自于BCS激子凝聚这一现象中。
但当时还尚未有人在实验中观测到激子凝聚，这对杜灵杰来说是一大难题。
但杜灵杰毫不畏惧困难，在铟砷镓碲量子阱中进行了一系列的实验测量，成功观测到激子凝聚的实验现象。
最终在与光学及理论团队成员的合作中首次提供了两维激子凝聚存在的证据。
针对发现的激子凝聚，杜灵杰继续开展深入研究，无意间观测到拓扑边缘态环绕着激子绝缘态。
这一发现证明了激子态具有拓扑性质，并成功解释了之前发现的破缺时间反演对称量子自旋霍尔效应。
发现拓扑激子绝缘态时杜灵杰正在进行精确量子化平台的研究，得到的结果一直无法用理论解释。
他一直尝试解决这个问题，他说:“我研究了三年，十分的煎熬，那段时间像在黑夜中前行。”
他一直没有放弃，对科学的热爱和兴趣支撑他摆脱泥泞，在黑夜中前行。
最终在导师杜瑞瑞教授的鼓励和帮助下，杜灵杰意外发现了新物态:拓扑激子绝缘态。
此前有人用理论预测过拓扑激子绝缘态，但杜灵杰的发现使预测成为了现实。
论文审稿人评价道:“拓扑激子绝缘态的实验发现有着极大的物理意义。”
研究过程中杜灵杰的研究工作实现了多个国际首次。
这些发现为基础物理和相关应用的发展带来了深远影响。
杜灵杰在基础物理领域取得巨大突破和创新成果，他同样关注物理运用的研究。
当下拓扑系统需要依托天然材料，杜灵杰意识到可以利用半导体电子人工晶格将拓扑物理和应用相结合。
在哥伦比亚大学就读博士后期间，杜灵杰和Pinczuk教授合作实现了半导体人工石墨烯的量子模型。
之后还自己发展了一套新的纳米制造工艺。
这些实验成果为半导体人工晶格这个新平台实现对不同拓扑结构和新型电子态的量子模拟奠定了基础。
杜灵杰说:“晶格和能带是现代半导体工业的基础，能带的调控对半导体工业意义重大。之前大部分材料的晶格都是天然的，现在我们可以通过半导体电子人工晶格自己创造晶格，有些甚至是自然界中不存在的，从而达到能带调控的目的，更好的满足需求，实现特定的电子性质。”
杜灵杰做出大胆想象:“如果在可集成的半导体人工晶格上实现超导，那将使半导体工业发生翻天覆地的变化。”
从莱斯大学到哥伦比亚大学，杜灵杰从实验的电学研究转为实验的光学研究。
有人问他:“电学做得那么成功，为什么要重新选择做光学?”
杜灵杰淡然回答:“要趁年轻做更多的事，让自己的视野变得开阔。世界很大，视野开阔才能走向更大的世界。”
杜灵杰屡次在半导体领域作出突破，此时的他已经是美国半导体界的风云人物。
美国非常重视杜灵杰，为他开出了丰厚的条件想把他留在美国。
但杜灵杰知道中国在半导体领域比较薄弱，当时中美芯片之争十分激烈。
已经学得先进知识的杜灵杰说:“这个时候怎么能留在美国呢?”
他拒绝了美国企业开出的百万年薪和优质待遇，决定回国奉献自己的力量。
回国后的杜灵杰回忆道:
“当年回来的时候也遭到了美国的阻拦，好几个企业都开出了惊人的薪酬，承诺为我研究的项目投资。但我心里明白，祖国需要我，我出国学习就是为了有朝一日可以报效祖国。”
中国芯 中国心
2019年杜灵杰回国，选择回母校南京大学任职，立志做出“中国芯”。
回国后不到5个月时间杜灵杰就组建团队、准备基础设施开展工作。
学校离家乡镇江很近，但回国后杜灵杰一直忙于建设实验室，很少回家。
杜灵杰说:“建设实验室不能出现任何差错，方方面面的事情都需要考虑到，自己亲力亲为最放心。”
当时实验室还在筹备阶段，杜灵杰自己的项目还未申请就已经和南京大学、北京大学等团队开始合作。
杜灵杰说:“自己做事情是成不了事的，需要不断与人交流，在交流中获得新想法，实现双方互补。”
完成团队和实验室建设后，杜灵杰正式开始自己项目的研究。
目前杜灵杰的研究方向是以半导体电子器件为基础，通过电学和光学的综合测量手段在极低温度下研究电子的新型凝聚态和新型拓扑态，以及其在量子计算中应用的研究。
杜灵杰说:“在半导体电子人工晶格等方面，我们团队做的研究是国际上最前沿的，也是全世界领域中做得最好的。”
杜灵杰在研究的同时也致力于为中国科研培养新生力量。
作为导师，他鼓励学生们尝试多个学科间融合，可以有效拓宽视野。
他也将自己的学习、研究经历作为经验分享给学生们，帮助学生们发展。
杜灵杰经常对学生们说:“基础科学是本，将基础科学学透，我们才能制造出属于中国人自己的芯片。”
中国的一些专家们也认为:“中国在芯片研究领域需要把精力和资源投入到基础科学的探究中，夯实基础，不能一味地局限于企业应用。”
在半导体研究中，一旦基础物理研究走通，应用的发展空间就很大。
就像手机芯片，一旦可以集成化就可以实现大规模工业化。
杜灵杰表示:“我们的短期目标是将作出许多应用，但我们必须长远来看，植根基础，让实际应用更广泛更深刻。”
如今虽然我们和美国之间有差距，但在杜灵杰以及像杜灵杰一样优秀的爱国科学家们的努力下差距在不断地缩小。
努力做出“中国芯”，中国半导体的未来是明朗的。
时刻身怀“中国心”，中国科研和中国的未来将有无限可能。
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