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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:網絡整理 瀏覽:
【圖文由“中國科學家”(ID:Chinses_Scientises)公眾號原創(chuàng),轉發(fā)請申請授權】半導體芯片還能不能變得更小、更快、更低能耗?

【圖文由“中國科學家”(ID:Chinses_Scientises)公眾號原創(chuàng),轉發(fā)請申請授權】

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

硅基光電子技術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注到這項技術的一位科學家。當他開始進行這項研究時,這項技術并不被看好,而現在硅基光電子技術已被公認是通信領域的下一代關鍵技術。

那時,剛剛卸任中國科學院半導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。他鎖定了硅基光電子學,希冀研制出以硅為基底的激光器。

王啟明雖然曾經研究過半導體激光器,但以硅為基底的激光器還是一個全新的領域。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"。

王啟明相信,這是突破信息傳輸速度"納秒門檻"的關鍵,也是未來信息技術發(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。開辟這一全新領域,他沒有用所里的一分錢,一度出現沒設備、沒經費的情況。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在這一研究方向已成為國際公認的光電子發(fā)展方向,各種相關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尚未實現,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。抗日戰(zhàn)爭時期,日軍發(fā)動細菌戰(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,他又有了上學的機會。1946年他以優(yōu)異的成績在石獅育齡小學畢業(yè)。

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

1952年,王啟明參加了首次全國統(tǒng)一高考。當得知百廢待興的新中國更需要理工類的人才時,他放棄了當記者的志向。王啟明考慮到自己抽象思維和認知能力較強、動手能力不強,就報考了物理專業(yè),并成功考入復旦大學物理系。

1956年復旦物理系畢業(yè)生合影,最后一排右起第四位為王啟明


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

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

迎難而上的激光器研究

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

現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)展遠景規(guī)劃"部署,半導體研究室脫離應用物理所,中國科學院半導體研究所成立。王啟明成為了半導體研究的第一批成員。

當時,國家要在半導體研究所建立"全國半導體測試中心",王啟明作為骨干人員,參與了"全國半導體測試中心"的組織建設工作。

1980年9月參加國際半導體激光會議后在牛津大學合影,左一為王啟明

1965年,王啟明參加了保護環(huán)結構平面型雪崩光電二極管的研制,負責Si片表面氧化膜生長和深、淺結的擴散關鍵工藝等研究工作。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)定地達到了任務要求。這項研究成果獲得了中國科學院科學技術進步獎二等獎,對發(fā)展我國光通信事業(yè)起了先導性作用。

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

半導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。

王啟明帶領小組成員首次實現雙異質結激光器的室溫連續(xù)激射。

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

勇擔所長重任

1985年,王啟明成為了中科院半導體研究所所長。他提出了"以材料為先導,物理為基礎,器件及應用為突破點"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科技體制而改革的新里程。

后來,這一體制改革的總體設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域內的開放實驗室、基金課題、"863"項目、攻關任務這四大主流方向和積極的開發(fā)工作相結合,逐步形成以基礎和應用基礎研究、材料、光電子器件和集成技術為主,直到建立高技術產業(yè)的一條龍體系。

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

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

王啟明提出了光通信、光互聯和光計算這三個層次的光電子學研究路徑。其間相繼建立起集成光電子學國家重點實驗室、"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。

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為領導班子急需年輕化,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家

中國科學院院士


參考文獻:

1.《王啟明:我國半導體光電子事業(yè)的"啟明星"》,中國科學報

2.《記王啟明院士:低調的"老科技工作者"》,中國科學報

3.《王啟明院士口述訪談資料》,老科學家學術成長資料采集工程

4.本文圖片均來源于中國科學報

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