2022年7月14日星期四

我與交大的三個奈米中心

 我與交大的三個奈米中心


交大有三個與奈米相關的中心,它們是:奈米中心,國家奈米元件實驗室,與奈米科技中心。這三個中心的主任我都做過,並且後兩個中心還是由我創立的。我在 1986年底到交大服務,除了做教授外還兼任半導體中心主任,而這個半導體中心就是後來的奈米中心。自 1988年,我又受命負責興建國家毫微米元件實驗室,這就是後來的國家奈米元件實驗室。奈米科技中心則是在 2000年國家型奈米計劃下成立的。


我因緣際會的碰到台灣的半導體與奈米熱潮,各學校及研究單位都投入大量經費及人力從事這方面的研究。我親身參與其中,酸甜苦辣一應俱全。在高教界大概很少人有我這樣的經驗。這幾十年來,台灣的半導體及高科技產業蓬勃發展,科學園區為台灣的經濟創造了奇蹟,交大這三個奈米中心在這裡面扮演了舉足輕重的角色,培養了無數人才,許多年輕人在這裡觸摸到他們人生的第一個晶片,穿上第一件無塵衣,如今他們都是這些領域的中流砥柱。我親眼見證到這一切的發生及成長,能夠在這裡面貢獻一己的心力,是我的榮幸。


半導體中心(奈米中心)


交大的半導體中心是台灣學術界第一個半導體實驗室,我接手的時候,已成立多年,實驗室和大部分設備都相當老舊,那時台灣的電力也不穩,常會出狀況,每天都提心吊膽。有好多次半夜被叫起來去處理緊急狀況。中心有許多技術員,負責儀器的操作與維修,交大及附近學校所有做半導體研究的人都在這裡做實驗,雖然實驗室不是很理想,但在台灣已經是最好的了。


實騐室隔一道牆就是校外的博愛街,因為在學校内,實驗室被政府劃為安靜住宅區,對噪音的要求很高,我們有許多大型設備會製造噪音,所以環保署常來檢查,實驗室隔音效果很差,可是房子老舊很難改善,後來還是環保署睜隻眼閉隻眼讓我們過關。


中心業務經常要經過學校的各行政單位,實驗室工程要找營繕組,採購設備要經過購運組,經費運用要經過會計室。我剛到交大時,許多事搞不清楚,造成一些困擾。第一年年底的時候,我的助理小姐對我說:學校的這些單位平常幫忙很多,我們是不是應該表示表示?我不知道是啥意思,經她解釋後,我恍然大悟“原來如此“,馬上一口回絕。還有一次有個總務處的人幫我們做了一項工程,事後他對我說,李教授,你下次寫計劃的時候可不可以把我名字寫進去,這樣我們可以拿點補助。我心想他所做的本就是他份內工作,跟我的研究有什麼關係,於是也回絕了,我對這種官場文化非常痛恨。實驗室旁有一個土地公廟,同仁對我說,你做主任應該帶大家去那邊拜拜,祈求實驗室一切順利,我心想做研究靠自己,怎能靠土地公?所以沒去。


老舊的實驗室很多該有的東西都沒有,污水處理系統,有毒廢棄物處理,隔音設施,等等都非常缺乏。因為半導體中心屬於國科會的貴重儀器使用中心,於是在一次會議上我向國科會反應,希望由國科會出面來檢查全台灣各實驗室的污水排放系統並協助解決。我話剛講完,一位院士級的化學教授站起來說,這是很簡單的化學知識,自己查查資料就知道了。我碰了一鼻子灰,只好不再講話。我們實驗室前面有一條水溝,總是清潔溜溜,一個蚊子蒼蠅和蝸牛都沒有,我一看就知道是受了化學藥品的污染,我費了好大勁,對實驗室的污水排放做嚴格要求,才把問題解決。那時候台灣的環保意識很差,我住清華西院,空氣中總有附近工廠放出來的化學藥品味道。實驗室也用到一些有毒氣體,氣體用完後,廢棄的鋼瓶不知如何處理,我問一個國家級的研究單位,他們告訴我,你找一個偏僻的山區挖個洞埋起來就行了。我可不敢做這種沒良心的事。


國家毫微米元件實驗室(奈米元件實驗室)


1988年國科會要在交大興建一個國家級的最先進半導體實驗室,由我負責。目標是一個世界級能夠從事次世代半導體元件研發的實驗室。潔淨度要達到 class 10, 並要有能力製作毫微米等級的元件。那時候奈米這個名詞還沒有流行,於是我們取名為毫微米元件實驗室,其實毫微米和奈米的意思是一樣的。那個年代台灣的半導體工業剛剛起飛,台積電在前一年剛剛成立,工研院也正在進行他們的次微米計劃,科學園區許多公司也正在積極建廠。


我們要興建的實驗室與這些公司的不同之處在於,他們要生產晶片,可是我們只是作研究。他們有很明確的量化目標,可是研究不能量化,每當承包廠商問我你們以後晶片月產量是多少?我不知如何回答,他們也不知如何設計,因為他們必須知道產量才能估計實驗室的用電量,用水量,廢氣排放量等等。我請了一位華邦電子的廠務經理做顧問,他幫了我們很多忙。我又邀請了好多位教授和我一同規劃,可是這到底和一般公司的運作不同,在公司裡負責建廠的是專業人員,可是教授們只是幫忙性質,我和他們也沒有任何從屬關係。所以做起事來困難重重。學校找了一位建築師,他又再找了潔淨室的設計師,我們每個禮拜開會,討論各項細節。大家都是頭一遭,邊學邊做。實驗室的地點是我挑的,在交大與科學園區中間,那個地方非常理想,原屬於科學園區,他們願意租借給交大使用。實驗室設計好之後要發包興建,又是一件頭痛的事。國科會與學校給我們的經費有限,可是要求我們必須要有 class 10 的潔淨室,這一點是不能打折的,因為國科會要用這個實驗室來做我們國家對外的展示櫥窗。


對外發包的時候,要分為一般土木建設,潔浄室工程,純水工程,污水處理工程,空調系統等等。除此之外還要購買一些大型設備,非常瑣碎麻煩。那陣子我從早忙到晚,睡眠時間都不夠。除此之外我還要教書做研究,真把我忙壞了。為公家做事還要與其他單位協調,比如說前面講的購運組,營繕組等等。國家及學校有一定的行政程序,這些程序常常給我們添了不少麻煩。除此之外我還要承受各方來的壓力和關說,曾經有一國內承包商要競標我們的潔淨室工程,但因為他們沒有足夠的經驗被我們排除,結果這個承包商威脅要去告我,我問心無愧,對他說你要告就告吧。


採購設備常要經過台灣本地的代理商,很多代理商沒有技術人員,僅僅只負責銷售。有一次我們要採購一個離子佈植系統(Ion implantator)。我們看中了一個荷蘭廠牌的設備,那家荷蘭廠商就夥同了台灣代理來和我們談技術細節及價錢,這個機器要兩千多萭,正好符合我們的預算。議價時由代理商出面,最後大家同意了一個價。由於金額很高,簽約時除了學校各單位主管外,審計部也派人出席。因為這個設備有輻射性,實騐室的房間是特別設計的。在採購程序完成後,實驗室也開始施工。可是時間過了許久我始終沒有機器到達時間的訊息,從代理商那裡得不到答案,我就直接打電話到原廠,問何時交貨。原廠居然說,他們不知道我們已經簽約購買,我說最後文件上有他們的簽字喔。他們說不知道有這回事,一定是代理商偽造的。他問是多少價錢成交,在得知價錢後,他說他們不可能同意這個價錢。這時我才恍然大悟,原來代理商為了要做成這個生意,自作主張同意了我們所開的價錢,仿照原廠簽了字。可是事後他們又不能說服原廠同意這個價格,於是這個事情就卡在這裡。這要怎麼辦?我們實驗室已經根據這個儀器的規格開始興建,如果無法買到,蓋了一半的實驗室要怎麼辦?我如果去告這個代理商,它根本賠不起,而且我們還是得不到這個機器。我沒辦法,就把原廠找來台灣,因為我們簽約是當著審計部的官員前面簽的,價錢不能更改,跟廠商量後,他們把一些零件換成比較便宜的,這樣他們才同意以原價成交,換句話說儀器的性能稍微打了點折扣,我們總算是買到了這個機器。從此以後這個代理商再也不敢來找我。


學校的採購制度我覺得很有問題,儀器設備由教授們決定,一切技術規格都由我們談妥,學校的購運組及會計室只有在最後議價當天出現,換句話說他們對儀器設備的細節一無所知就來談價錢。教授們做了所有的準備工作,卻不能決定最後的價錢。其實經費多少是教授控制的,也只有他知道這項儀器值多少錢,這實在非常不合理。通常是教授們和廠商都已經有了價格上的默契再去議價。結果大家裝模作樣演一場戲,廠商常常把價錢抬高,讓購運組的人去殺價。我來交大之前,在美國一家公司的研發中心做主管,我也經常要採購設備,通常是我決定要買什麼廠牌和規格,公司的採購人員去幫我買,我只要負責技術部份,其他我一切不管。


在台灣教授們好像是萬能的,什麼事都要做。就拿興建毫微米實驗室這件事來說,責任由我扛,事情由我做,可是我沒有任何報償,也沒有額外的人員供我指揮,我後來得了非常嚴重的眼疾,我猜想就是那段時間累出來的。由於這項工程很大,各方的關說和壓力也多。我終於知道負責一個公家工程的問題,也終於知道為什麼許多公家工程會有弊端和貪污發生。我實在不是做這種事的料,於是在實驗室工程發包完成並開始興建後,我就辭職不幹了,回國三年半我已身心俱疲,離開了交大我又回去了美國。在這段期間,許多人無怨無悔地和我一同投入這項工作,蘇翔,陳茂傑,葉清發,鄭晃忠,雷添福等教授,還有半導體中心的同仁都付出了許多時間與精力,時任國科會副主委的鄧啓福校長全力的支持,也才讓我們完成這項工作。不過制度上的缺失讓我們一路走來確實非常辛苦。


奈米科技中心


張俊彥教授接續我做了毫微米實驗室的主任,並且把名稱改成奈米元件實驗室。奈米在九零年代後期成了一個熱門的課題,奈米熱席捲全球,半導體領域不能落後,原來的半導體中心也改名為奈米中心。張教授是台灣第一個工學博士,他後來做了交大校長。在他校長任內大力推動奈米科技研究,他責成我來負責這項工作,我結合了物理,化學,材料,電子各領域的教授一同推動,並成立了奈米科技中心。


奈科中心開始的時候並沒有什麼硬體設備,主要的工作是推動這方面的研究與教學。我在交大開了一門奈米科技導論的介紹性課程,分別由物理,材料及應用三方面的教授來授課,課程開放給全校學生。這課非常熱門,選修的人非常多,把工四館地下室的大講堂擠的水泄不通。修課的學生來自各領域,有學管理的,也有學文學的的,大家都衝著奈米這個新鮮的科技而來,可是上了幾次課,就有好多人知難而退,奈米到底並不是像很多人想像的那麼浪漫與容易。我們還為工研究開了一系列的奈米訓練課程。


國科會在2000年左右開始推動奈米國家型計劃。其中很重要的一項工作是在國內成立幾個奈米核心實騐室,交大結合中央大學共同提了一個計劃,並獲得核准成為台灣第一批奈米核心實驗室。有了國科會的經費,我們就開始大展拳腳,我們把實驗室設在固態電子大樓,也就是我以前蓋旳奈米元件實驗室(這時他們已經搬到到隔壁新建的場館)。實驗室在1樓,辦公區在2樓。主任辦公室非常寬敞,我把它佈置得非常漂亮,坐在裡面像個董事長。張俊彥校長對我們中心非常支持,給了我們不少配合款,讓我們在一開始就購買了兩台最先進的穿透式電子顯微鏡 (TEM). 另外我們還採購了低溫強磁場設備,再加上一些其他的設備,我們中心一下子就成了第一流的奈米研究實驗室。


我的副主任是林登松教授和韋光華教授,他們兩位非常能幹,為我們實驗室建立了非常好的制度。我們把中心定為位服務性的實驗室,對象是全國各大學的研究人員。我們提供第一流的設備,技術與服務。我們建立了會員制, 凡要使用中心儀器的人,都必須加入成為會員,並依據所使用的儀器預付會員費。然後在使用時,按使用時數從會員費裡扣除,當會費扣完,就必須再付費更新,所有設備都可在網上預約,一切公開透明。我們這套制度非常成功,會員非常多,不會有人拖欠。我知道許多學校的共用實驗室都有一個困難,就是收不到錢,一般教授的經費都有限,常會拖欠,以致實驗室很難經營,可是我們的會員制,必須先交錢才能使用,而且從學校的會計室直接轉帳到我們中心的戶頭。這樣一來我們中心營運就沒有問題。我對使用者一視同仁,大家平等,即使我的學生使用儀器,也照樣付費也一樣預約,絕不允許走後門。


後來林登松和韋光華教授離開了中心,我又聘請孫建文和張立教授做副主任,不論在專業上或行政上他們都幫了很大的忙。多年下來,奈米科技中心年年都有盈餘,按照績效每一季我們會頒發獎金給技術人員,在公家機關,他們的薪水都很低,可是他們從事的工作和科學園區的技術工作也差不多,為了留住他們,我就發獎金以補他們薪水的不足。國家奈米核心設施計劃後來停止了,但我們有了這些收入就能夠自給自足。我們並且利用這些錢,也添購了一些新的設備。l


國科會每年都會對各地的奈米核心設施實驗室進行評鑒,他們會來實地察訪。我們經常都是第一,吳重雨教授在卸下交大校長工作後,負責國科會的奈米國家行計劃。有一次他帶隊來察訪,他看了之後大為稱讚,就問,學校有沒有給你們補助?我說沒有。他做了四年校長,我沒有從學校拿過一毛錢。學校的研發處有個共同儀器使用中心,把學校所有共用的設備集中管理,然後按績效補助,可是加入後礙手礙腳,處處受制。所以我一直沒有加入,反正我們中心自給自足,而且成績及服務都是第一,我根本不指望學校給我什麼資助,只要不給我們添麻煩就好了。


奈米科技中心的服務對象是全校甚至是全台灣,但在學校我們只是電資學院下面的一個中心,不是學校的正式單位。我雖然是主任,但一毛錢主管加給也沒有,中心賺的錢我也絕不給自己發獎金。我唯一的好處是有一個很漂亮的辦公室,我每天坐在那裡,天高皇帝遠,快樂的不得了。中心裡面每一個同仁都相處得很好,每天在一起工作非常愉快。我們中心每年還會辦一次成果發表會,請一些使用者發表他們的研究成果,我們還會舉辦奈米攝影展,學生拿各種在我們中心所拍攝的奈米結構照片來參加比賽,然後我們頒獎給優秀的作品。展出的內容琳瑯滿目,很多圖片讓人驚艷。


在奈米科技中心做了十幾年主任後,我於2014年交棒給孫建文教授,中心業務蒸蒸日上,一直到今天,主任換成李柏聰教授,奈米科技中心依然是陽明交大及全台灣的奈米研究重鎮。


結語


我現在已經退休,但交大這三個奈米中心都留有我的痕跡和我努力的成果。我自認對得起自己和國家社會,過程雖然辛苦,但回想起來還是值得的。我曾經為交大的奈米科技中心做了三幅海報貼在中心的門口,是我用 Photoshop自己設計製作的。上面的圖片都是中心研究的成果,然後我用藝術的形式展現出來。這三幅圖每天在奈米科技中心迎接學生及各地來的研究人員和訪客,最後我把這三幅圖放在這裡請大家看看。