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60歲時他卸任所長,決心研究沒人看好的硅基光電

時間:2020-02-13 00:15來源:網(wǎng)絡(luò)整理 瀏覽:
【圖文由“中國科學(xué)家”(ID:Chinses_Scientises)公眾號原創(chuàng),轉(zhuǎn)發(fā)請申請授權(quán)】半導(dǎo)體芯片還能不能變得更小、更快、更低能耗?

【圖文由“中國科學(xué)家”(ID:Chinses_Scientises)公眾號原創(chuàng),轉(zhuǎn)發(fā)請申請授權(quán)】

半導(dǎo)體芯片還能不能變得更小、更快、更低能耗?有沒有新技術(shù)能打破"摩爾定律"的魔咒?硅基光電子技術(shù)被寄予了厚望。

硅基光電子技術(shù)以光子作為信息載體,具備極高帶寬、超快速率和高抗干擾、低能耗、低成本等優(yōu)勢。

王啟明是我國最先關(guān)注到這項技術(shù)的一位科學(xué)家。當(dāng)他開始進行這項研究時,這項技術(shù)并不被看好,而現(xiàn)在硅基光電子技術(shù)已被公認(rèn)是通信領(lǐng)域的下一代關(guān)鍵技術(shù)。

那時,剛剛卸任中國科學(xué)院半導(dǎo)體所所長的王啟明已年近花甲。


王啟明


硅基光電子研究的挑戰(zhàn)

1994年,王啟明離開了半導(dǎo)體所所長的崗位。他給未來研究的方向定了個原則——不能與已有工作交叉重復(fù)。他鎖定了硅基光電子學(xué),希冀研制出以硅為基底的激光器。

王啟明雖然曾經(jīng)研究過半導(dǎo)體激光器,但以硅為基底的激光器還是一個全新的領(lǐng)域。因為硅的發(fā)光效率很低,因此研制以硅為基底的激光器被大家視為"不可能完成的任務(wù)"。

王啟明相信,這是突破信息傳輸速度"納秒門檻"的關(guān)鍵,也是未來信息技術(shù)發(fā)展的必由之路。

他選擇了直面挑戰(zhàn)。

這是王啟明科研生涯中最為困難的一段旅程。開辟這一全新領(lǐng)域,他沒有用所里的一分錢,一度出現(xiàn)沒設(shè)備、沒經(jīng)費的情況。好在一位博士后申請到中科院院長基金,項目終于有了啟動資金。

就是這樣,王啟明堅持不懈地推進著研究進展,他在這條路上走過了二十幾個春秋?,F(xiàn)在這一研究方向已成為國際公認(rèn)的光電子發(fā)展方向,各種相關(guān)的研究工作正在全面的開展。

王啟明院士


盡管在硅的材料基底上做成激光器的目標(biāo)尚未實現(xiàn),但王啟明仍對未來寄予希望。他說:"人類的高度信息化社會正在從電子時代向光子時代過渡并融合,這一過程中我們已走了一半的路程了。"

逆境中的堅韌不拔

1934年,王啟明出生于福建省泉州市的一個窮困家庭,他的童年充滿了艱辛。

王啟明原本姓吳,家里共有7口人,全靠父親微薄的收入養(yǎng)活??谷諔?zhàn)爭時期,日軍發(fā)動細(xì)菌戰(zhàn),泉州古城一時鼠疫肆虐,王啟明的父母和弟弟都不幸感染上了鼠疫而相繼去世,僅剩下了年邁的奶奶、哥哥和他相伴。后來奶奶也去世了,留下他和哥哥相依為命,兩個孩子就投奔了同樣窮困的姑姑。

他的童年飽受磨難,一日三餐時常得不到保障。他曾吃過大眾食堂的稀飯,也曾差點成為承天寺道淳大師的弟子,最后,他成為了一戶王姓人家的養(yǎng)子,改名為王啟明。

童年時期的艱苦生活,給了他勇氣與信心。

棄文從理,努力奮進

進入新的家庭后,他又有了上學(xué)的機會。1946年他以優(yōu)異的成績在石獅育齡小學(xué)畢業(yè)。

同年,石獅鎮(zhèn)旅菲華僑發(fā)起創(chuàng)辦了石光中學(xué),他很幸運成了第一批學(xué)子。當(dāng)時他的國文老師十分關(guān)心他,還幫他給報紙投稿,使他萌生了長大后當(dāng)記者的志向。

1952年,王啟明參加了首次全國統(tǒng)一高考。當(dāng)?shù)弥購U待興的新中國更需要理工類的人才時,他放棄了當(dāng)記者的志向。王啟明考慮到自己抽象思維和認(rèn)知能力較強、動手能力不強,就報考了物理專業(yè),并成功考入復(fù)旦大學(xué)物理系。

1956年復(fù)旦物理系畢業(yè)生合影,最后一排右起第四位為王啟明


靠著獎學(xué)金,他度過了四年的大學(xué)生活。1956年,全國第一屆半導(dǎo)體研討會召開,也是這一年,王啟明完成了有關(guān)半導(dǎo)體的畢業(yè)論文《CdS半導(dǎo)體氣相反應(yīng)材料生長研究》。

畢業(yè)后,他進入中國科學(xué)院應(yīng)用物理研究所半導(dǎo)體研究室,開始從事半導(dǎo)體材料研究。從此,半導(dǎo)體成了他生命中最重要的一部分。

迎難而上的激光器研究

初入半導(dǎo)體研究室,王啟明在半導(dǎo)體材料物理學(xué)家洪朝生和林蘭英先生的指導(dǎo)下開始了對鍺進行物理提純。

現(xiàn)在芯片上的晶體管使用的是單晶硅,而在晶體管剛誕生時,用的卻是鍺。鍺的重要性,在當(dāng)時不言而喻。

1957年,王啟明獲得純度達到"9N"的超純鍺,屬于國內(nèi)首次。他還制備成了水平單晶,滿足了制備晶體管的要求。

1957年,王啟明在中科院應(yīng)用物理所物理樓前留影


1960年,按照國家制定的"十二年科技發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃"部署,半導(dǎo)體研究室脫離應(yīng)用物理所,中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所成立。王啟明成為了半導(dǎo)體研究的第一批成員。

當(dāng)時,國家要在半導(dǎo)體研究所建立"全國半導(dǎo)體測試中心",王啟明作為骨干人員,參與了"全國半導(dǎo)體測試中心"的組織建設(shè)工作。

1980年9月參加國際半導(dǎo)體激光會議后在牛津大學(xué)合影,左一為王啟明

1965年,王啟明參加了保護環(huán)結(jié)構(gòu)平面型雪崩光電二極管的研制,負(fù)責(zé)Si片表面氧化膜生長和深、淺結(jié)的擴散關(guān)鍵工藝等研究工作。他還提出了用LN2低溫洗滌、純化氧氣的辦法,使表面態(tài)密度大幅降低,器件性能穩(wěn)定地達到了任務(wù)要求。這項研究成果獲得了中國科學(xué)院科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎,對發(fā)展我國光通信事業(yè)起了先導(dǎo)性作用。

1973年,王啟明接受了中國科學(xué)院下達的重點任務(wù)——長壽命AlGaAs/GaAs/AlGaAs雙異質(zhì)結(jié)室溫連續(xù)工作激光器研究。

半導(dǎo)體激光器是一類最重要、最實用的激光器,它體積小、壽命長,廣泛應(yīng)用于激光通信、光存儲、光陀螺、激光打印、測距以及雷達等方面。

王啟明帶領(lǐng)小組成員首次實現(xiàn)雙異質(zhì)結(jié)激光器的室溫連續(xù)激射。

在后來的逐步優(yōu)化中,王啟明帶領(lǐng)團隊實現(xiàn)了器件在室溫下連續(xù)工作10萬小時,拉開了中國以半導(dǎo)體激光器為基礎(chǔ)的光纖通信事業(yè)的序幕。

勇?lián)L重任

1985年,王啟明成為了中科院半導(dǎo)體研究所所長。他提出了"以材料為先導(dǎo),物理為基礎(chǔ),器件及應(yīng)用為突破點"的立所方針和" 一所兩類運行機制"的管理模式,使得研究所步入了為適應(yīng)科技體制而改革的新里程。

后來,這一體制改革的總體設(shè)想逐漸形成了有自我特色和明顯優(yōu)勢的四大發(fā)展方向,即有機地把光電子領(lǐng)域內(nèi)的開放實驗室、基金課題、"863"項目、攻關(guān)任務(wù)這四大主流方向和積極的開發(fā)工作相結(jié)合,逐步形成以基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究、材料、光電子器件和集成技術(shù)為主,直到建立高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一條龍體系。

1992年,王啟明代表"863"專家組在瑞典與Linkorping大學(xué)電子工程系交換合作協(xié)議

1986年,王啟明入選信息領(lǐng)域高科技專家委員會,他希望把整個光電子領(lǐng)域真正帶動起來。

王啟明提出了光通信、光互聯(lián)和光計算這三個層次的光電子學(xué)研究路徑。其間相繼建立起集成光電子學(xué)國家重點實驗室、"863"計劃光電子工藝中心、光電子器件工程研究中心等,奠定了我國集成光電子事業(yè)的基礎(chǔ)。

1994年,王啟明任期將滿,雖然上級有意讓他留任,但年近花甲的王啟明認(rèn)為領(lǐng)導(dǎo)班子急需年輕化,便謝絕了留任的機會。

王啟明覺得自己就像一名進行接力賽跑的運動員,要竭盡全力跑完一程,到站便將接力棒穩(wěn)穩(wěn)地交給后繼者。


王啟明

(1934.7.3- )

國際著名的光電子學(xué)家

中國科學(xué)院院士


參考文獻:

1.《王啟明:我國半導(dǎo)體光電子事業(yè)的"啟明星"》,中國科學(xué)報

2.《記王啟明院士:低調(diào)的"老科技工作者"》,中國科學(xué)報

3.《王啟明院士口述訪談資料》,老科學(xué)家學(xué)術(shù)成長資料采集工程

4.本文圖片均來源于中國科學(xué)報

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