《芯火燎原》連載(六):中國(guó)半導(dǎo)體事業(yè)的開(kāi)拓者們

周祖成|Zhou Zucheng|

2024-09-14 15:36:52 626

中國(guó)半導(dǎo)體事業(yè)的開(kāi)拓者們

黃昆

固體物理、半導(dǎo)體物理學(xué)家。1955年被選聘為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。1980年當(dāng)選為瑞典皇家科學(xué)院外籍院士。1985年當(dāng)選為第三*科學(xué)院院士。曾任北京大學(xué)教授，中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員、所長(zhǎng)、名譽(yù)所長(zhǎng)，中國(guó)物理學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)等。主要從事固體物理理論、半導(dǎo)體物理學(xué)等方面的研究，是中國(guó)半導(dǎo)體物理學(xué)研究的開(kāi)創(chuàng)者之一，如圖1.16所示。

圖1.16 中國(guó)半導(dǎo)體開(kāi)拓者黃昆

黃昆從燕京大學(xué)物理系畢業(yè)后，在西南聯(lián)大讀研究生，成為“中國(guó)物理學(xué)之父”吳大猷的高徒，他的同班同學(xué)還有楊振寧、張守廉等。楊振寧曾在獲得諾貝爾獎(jiǎng)后說(shuō)，自己的研究方法，就是與黃昆同住一宿舍時(shí)爭(zhēng)論出來(lái)的。

1945年，黃昆考取留英公費(fèi)生，赴英國(guó)布列斯托大學(xué)求學(xué)，師從理論物理學(xué)家、后來(lái)榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的莫特教授，攻讀當(dāng)時(shí)剛剛形成學(xué)科的固體物理學(xué)博士學(xué)位。1947年，黃昆提出了固體中雜質(zhì)缺陷導(dǎo)致X光漫射的理論，該理論被國(guó)際上命名為“黃–漫散射”，為此他在國(guó)際物理領(lǐng)域初露鋒芒。后來(lái)，黃昆與物理專(zhuān)家佩卡爾提出“黃-佩卡爾理論”。1951年，黃昆提出“黃方程”理論。

期間，黃昆受量子力學(xué)奠基人之一、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者馬克斯·玻恩邀請(qǐng)，寫(xiě)作書(shū)籍《晶格動(dòng)力學(xué)》，玻恩在寫(xiě)給愛(ài)因斯坦一封信中說(shuō)：“書(shū)稿的內(nèi)容完全超越了我的理論，我能懂得年輕的黃昆以我們兩人名義所寫(xiě)的東西就很滿足了。”

1951年，懷著振興中華、報(bào)效祖國(guó)的殷切心情，放棄可能獲得諾貝爾獎(jiǎng)的機(jī)會(huì)，黃昆回到祖國(guó)，把半導(dǎo)體介紹到國(guó)內(nèi)來(lái)。

從國(guó)內(nèi)*開(kāi)出半導(dǎo)體課程、首本半導(dǎo)體書(shū)籍、*半導(dǎo)體人才培訓(xùn)班等等，再到后來(lái)中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所任所長(zhǎng)，推動(dòng)我國(guó)半導(dǎo)體物理事業(yè)的起死回生，黃昆推動(dòng)和見(jiàn)證了中國(guó)半導(dǎo)體的從無(wú)到有。

楊震振寧這樣評(píng)價(jià)黃昆：“今天中國(guó)從事半導(dǎo)體的人都是黃昆的徒子徒孫，甚至是徒孫的徒孫。”

謝希德

中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)原校長(zhǎng)、我國(guó)半導(dǎo)體物理學(xué)的開(kāi)拓者之一、我國(guó)表面物理學(xué)的先驅(qū)者和奠基人之一，新中國(guó)高校*位女校長(zhǎng)等，如圖1.17所示。

圖1.17 中國(guó)半導(dǎo)體開(kāi)拓者謝希德

1947年從廈門(mén)大學(xué)畢業(yè)后前往美國(guó)留學(xué)，攻讀史密斯學(xué)院研究生。1949年，正在美國(guó)讀書(shū)的謝希德聽(tīng)到新中國(guó)誕生的喜訊后，自小在炮火和逃亡中長(zhǎng)大的她覺(jué)得中國(guó)的曙光來(lái)了，從那時(shí)起，她就立志要回國(guó)出一份力。1950年，朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，美國(guó)政府隨后禁止留美的理工科中國(guó)學(xué)生回國(guó)。謝希德又繼續(xù)在麻省理工學(xué)院攻讀博士學(xué)位。1952年，謝希德從美國(guó)繞道英國(guó)回到祖國(guó)，到上海復(fù)旦大學(xué)從事物理系和數(shù)學(xué)系的基礎(chǔ)教學(xué)工作。

從1952年到1956年她從無(wú)到有，開(kāi)設(shè)了固體物理學(xué)、量子力學(xué)等6門(mén)課程，且編寫(xiě)教材和講義。1956年，她被*調(diào)到北京大學(xué)聯(lián)合籌建半導(dǎo)體專(zhuān)業(yè)組，并與黃昆創(chuàng)辦5校聯(lián)合的半導(dǎo)體培訓(xùn)班。同時(shí)，她與黃昆合編國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體最早的一本專(zhuān)著《半導(dǎo)體物理》。

謝希德與黃昆聯(lián)名建議在我國(guó)開(kāi)展固體能譜研究等。完成培訓(xùn)班任務(wù)后，謝希德又回到復(fù)旦大學(xué)，建設(shè)半導(dǎo)體物理學(xué)科，還創(chuàng)辦了中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所。

1983年，62歲的謝希德?lián)螐?fù)旦大學(xué)校長(zhǎng)，成為新中國(guó)*個(gè)大學(xué)女校長(zhǎng)。她率先在國(guó)內(nèi)打破綜合大學(xué)只有文科、理科的“蘇聯(lián)模式”，增設(shè)技術(shù)科學(xué)學(xué)院、經(jīng)濟(jì)學(xué)院、管理學(xué)院等學(xué)院，將復(fù)旦大學(xué)變?yōu)橐凰鶕碛腥宋目茖W(xué)、社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和管理科學(xué)的綜合性大學(xué)。

為了給*留上更多儲(chǔ)備人才，她親自為學(xué)生出國(guó)寫(xiě)推薦信。復(fù)旦大學(xué)80年代初出國(guó)留學(xué)的學(xué)者，大部分是由謝希德送出去的。

林蘭英

中國(guó)半導(dǎo)體材料科學(xué)的奠基人,中國(guó)科學(xué)院院士,中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員、副所長(zhǎng)、博士生導(dǎo)師。主要從事半導(dǎo)體材料制備及物理的研究；在鍺單晶、硅單晶、砷化鎵單晶和高純銻化銦單晶的制備及性質(zhì)等研究方面獲得成果，，如圖1.18所示。

圖1.18 中國(guó)半導(dǎo)體開(kāi)拓者林蘭英

1949年，林蘭英進(jìn)入賓夕法尼亞大學(xué)研究生院學(xué)習(xí)物理，取得碩士學(xué)位后繼續(xù)攻讀博士。1955年，林蘭英獲得博士學(xué)位，成為該校建校215年來(lái)首位取得博士學(xué)位的中國(guó)人，也是該校*位女博士。博士畢業(yè)，她后進(jìn)入一家公司進(jìn)行半導(dǎo)體材料研究，由于突出表現(xiàn)，一年多的時(shí)間里被提薪3次。

美國(guó)一直在壓制中國(guó)的成長(zhǎng)，更是*阻止中國(guó)科學(xué)興國(guó)的道路。像林蘭英這樣的高科技人才美國(guó)自然不會(huì)讓其回國(guó)。林蘭英公司對(duì)其各種挽留，她申請(qǐng)大半年后才得以辭職。1957年，她只好以母親重病為由，暫時(shí)申請(qǐng)回國(guó)探親。然而，卻遭到了來(lái)自美方的各種阻攔，先是回國(guó)所需的各項(xiàng)材料辦理手續(xù)被無(wú)故拖延；后來(lái)登船安檢時(shí)對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)1小時(shí)的“違禁物搜查”，并沒(méi)收了她6800美元的全部積蓄，試圖讓她知難而退。這些阻撓并沒(méi)有阻止林蘭英回國(guó)的步伐。

幾經(jīng)波折回到祖國(guó)后，林蘭芝在中國(guó)科學(xué)院物理研究所工作。僅僅過(guò)去半年后，好英帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)就制造出了我國(guó)*根鍺單晶。次年，她研究出我國(guó)*臺(tái)開(kāi)門(mén)式硅單晶爐，并拉出我國(guó)*根硅單晶。

我國(guó)的*顆原子彈能在60年代就成功問(wèn)世，這背后，林蘭英的研究成果功不可沒(méi)。從此，林蘭英將中國(guó)半導(dǎo)體的發(fā)展帶上快速軌道，先后研究出銻化銦、砷化鎵、磷化鎵等新材料，為中國(guó)半導(dǎo)體發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。

王守武

微電子學(xué)家，半導(dǎo)體器件物理學(xué)家，中國(guó)科學(xué)院院士。組織籌建了中國(guó)*個(gè)半導(dǎo)體研究室和全國(guó)半導(dǎo)體測(cè)試中心；創(chuàng)建了中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所和微電子研究所。他帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)研制出一系列我國(guó)半導(dǎo)體的“*”：成功研制我國(guó)*只晶體管、我國(guó)*只砷化鎵半導(dǎo)體激光器，以及4千位、16千位的DRAM大規(guī)模集成電路……推動(dòng)我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有，從弱變強(qiáng)，如圖1.19所示。

圖1.19 中國(guó)半導(dǎo)體開(kāi)拓者王守武

新中國(guó)一成立，剛剛在美國(guó)普渡大學(xué)獲得博士學(xué)位并留校任教的王守武就帶著妻女，通過(guò)印度大使館辦理了難民證，以“難民”身份乘船經(jīng)香港回國(guó)。

回國(guó)初期，王守武在中科院應(yīng)用物理研究所工作。1956年，在周總理主持下，我國(guó)制定《1956～1967年*十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃》，王守武是遠(yuǎn)景規(guī)劃中半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃制定小組副組長(zhǎng)。

1956年11月，我國(guó)*支鍺合金結(jié)晶體三極管在半導(dǎo)體研究室誕生。自1963年起，王守武先后領(lǐng)導(dǎo)并參與了我國(guó)*臺(tái)半導(dǎo)體激光器的研制，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器的連續(xù)激射、半導(dǎo)體負(fù)阻激光器以及激光應(yīng)用的研究工作。

王守武親自動(dòng)手，設(shè)計(jì)出了國(guó)內(nèi)*臺(tái)單晶爐，又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)拉制出了國(guó)內(nèi)*根鍺單晶，使鍺單晶能完全靠中國(guó)人自己的力量制造出來(lái)。

1958年，王守武創(chuàng)建了我國(guó)最早的一家生產(chǎn)晶體管的工廠——中國(guó)科學(xué)院109廠，從事鍺高頻晶體管的批量生產(chǎn)。1960年，王守武受命籌建中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所，并擔(dān)任副所長(zhǎng)，負(fù)責(zé)全所的科研業(yè)務(wù)管理和開(kāi)拓分支學(xué)科等工作，由此開(kāi)始了拓寬我國(guó)半導(dǎo)體科研領(lǐng)域和分支學(xué)科的新歷程。1962年，美國(guó)用砷化鎵半導(dǎo)體材料制成了*只激光器，王守武組織力量展開(kāi)探索，于1963年組建了半導(dǎo)體激光器研究室，并領(lǐng)導(dǎo)中國(guó)*臺(tái)半導(dǎo)體激光器的研制。

十年之后的1978年，王守武承擔(dān)了研制大規(guī)模集成電路——4000位MOS隨機(jī)存儲(chǔ)器的工作。一個(gè)月后，大規(guī)模集成電路樣品的成品率提高到了20%-40%，是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)大規(guī)模集成電路研制中的最高水平。

王守武在1950年回國(guó)后的30余年間，相繼發(fā)表了十余篇對(duì)激光器研究的學(xué)術(shù)論文，其代表論著有《半導(dǎo)體的電子生伏打效應(yīng)的理論》《關(guān)于PN合金結(jié)中少數(shù)載流子的注射理論》《用觸針下分布電阻的光電電導(dǎo)衰退來(lái)測(cè)量半導(dǎo)體中少數(shù)載流子的壽命》等。

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