王启明:我国半导体光电子事业的“启明星”

2018-05-14 13:47 来源:科学网 作者:Janet

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王启明(1934年— )

王启明,福建泉州人,1991年当选为中国科学院院士,国际著名光电子学家,对推动我国半导体器件与光电子集成领域的学术繁荣、学科发展、技术创新与产业振兴以及对光电子学科领域的人才培养作出了重要贡献,受到了国内外同行的高度认可。

王启明院士不仅在科研领域中建树颇丰,他还曾担任中国科学院半导体研究所所长,在科研管理中也卓有成就,被很多科研人员视为楷模和榜样。他敦厚儒雅,富有干劲,以身作则,像夜空中最亮的那颗启明星,照亮了我国光电子学的发展之路。从一个命运多舛的穷苦小孩到我国一代科学巨匠,王启明院士的学术成长之路,值得我们细细咀嚼、反复思量。

命运多舛,炼就坚韧性格

1934年,王启明出生于福建泉州一个城市贫民家庭,他的童年充满了艰辛和磨难。王启明原姓吴,家中有奶奶、父亲、母亲、哥哥、弟弟和妹妹共计7口人,靠父亲微薄的收入度日,由于家庭条件困难,王启明的妹妹在很小的时候就给一个华侨家庭当童养媳。

王启明的家虽然一贫如洗,但苦中有乐,也算温馨。对他影响最大的母亲,是东方女性的典型代表,她勤俭持家、温厚善良,在贫穷苦难中操持着一家人的柴米油盐。但没想到,抗日战争全面爆发后,日本对中国实施了细菌战,江西、福建一带首当其冲,泉州古城一时鼠疫、霍乱肆虐,王启明的家人也不幸遇难。

1940年冬,在不到3个月的时间里,王启明的父亲、母亲和弟弟相继染上鼠疫身亡,只留下年迈的奶奶、哥哥和王启明相依为命。一年多后,奶奶也撒手人寰,只留下兄弟二人孤苦无依。两个年幼的孩子只好去投奔同样一贫如洗的姑姑……在王启明的童年生活中,别说一日三餐,有时可能连一顿饭都得不到保障。他吃过大众食堂的救济饭,尝遍了酸甜苦辣,还曾差点被承天寺的道淳大师收为弟子。

很难想象,一个不到十岁的孩子,童年饱受磨难,一路艰辛,最终竟成为了我国科学事业的先驱之一。王启明曾说,童年对他的影响很大,主要是炼就了他那坚韧不拔的性格,在苦难面前,承受不住的人也许会悲观厌世、放任自流,但他没有。这份成熟、坚韧不拔的性格与他日后在科研生涯里披荆斩棘、勇攀高峰有密不可分的关系。

渴望知识,珍惜学习机会

王启明从小就对知识有着强烈的渴求,他曾偷偷跟着哥哥,溜去学校听课。家庭破灭时,他也失学了。后来,王启明由他姑妈做主,被许给了泉州市郊一户姓王的地主人家当养子。在新家庭里,他重新获得了就学机会,直接就读高小班。从小就十分懂事的王启明十分珍惜这来之不易的求学机会,什么问题都爱打破砂锅问到底,这个好习惯贯穿了一生。1946年夏,王启明以优异的成绩从石狮育龄小学毕业。

石狮是南国侨乡的代表地,抗战胜利后,许多侨胞返乡,他们兴办学校、普及教育,通过海外捐款筹资,成立了石狮镇上第一所侨办中学——石光中学,王启明很幸运地成为了石光中学的首批学子。

石光中学的求学经历也是王启明人生中的重要经历,在访谈中,他曾多次向我们讲述他在石光中学里那些难忘的往事。一般学理科的人比较欠缺文字表述与总结能力,但这难不倒王启明,因为他的文笔很好,在石光中学求学时,他的国文老师十分关心、鼓励他,还帮他给报纸投稿。他曾深情地回忆道:中学时代,许多谆谆教导过他的老师不仅教会了他许多基础知识,而且教会了他怎么把自己培养成一个有益于社会的人。

怀着要成为一个对社会有用之人的目标和为了寻求更广阔的天地,1952年,王启明在考大学时,选择了当时急需人才的理工专业,并以优异成绩考入了复旦大学物理系。那时,国家对大学生实行全额奖学金供给制。这对于王启明来说,是十分宝贵的机会。

大学期间,他没有回过一次老家,因为那时养母一家人基本都出国了,王启明靠着奖学金紧巴巴地生活着。沉默寡言的王启明学习十分刻苦,他睡下铺,就在上铺的床板上画上一个大问号,来提醒自己要多多思考,他还曾获得全校“学习积极分子”的荣誉称号。在大学校园里,王启明还遇到了卢鹤绂、谢希德等物理界前辈,还有方俊鑫这样的物理界拔尖人物,方俊鑫还是他毕业论文的指导老师。1956年,在方俊鑫的指导下,王启明完成了有关半导体的毕业论文《CdS半导体气相反应材料生长研究》。

中国科学院应用物理研究所半导体研究室到复旦大学物色毕业生时,经方俊鑫推荐,王启明被直接分配到应用物理研究所半导体室,从事半导体材料研究。只有王启明被指定分配到半导体研究室,同学们都很羡慕他,因为当时的半导体正是一个充满生机的高科技新生领域。从此,王启明的一生就与我国半导体事业的发展结下了不解之缘。

潜心科研,取得瞩目成就

在半导体研究室,年轻的王启明先后在美国归来的半导体材料物理学家洪朝生和林兰英先生的指导下,对国产Ge原材料进行区熔物理提纯,在国内首次获得超纯Ge材料,纯度达到“9N”,并制备成水平单晶,满足了制备Ge晶体管对要求。1958年开始,他又在洪朝生和林兰英先生的指导下,转入半导体材料参数与物理测试,主持建立了液氢室温15—300K变温霍尔(Hall)系数和电导率测量系统,还验证了“洪朝生效应”。

1960年,按照国家的部署,半导体研究室从物理研究所分出,成立中国科学院半导体研究所,王启明成了这个研究所的第一批成员。当时,国家要在半导体研究所建立“全国半导体测试中心”,以形成权威的测试基地,检测鉴定全国半导体行业生产出的半导体材料、器件的质量。王启明作为骨干成员,也参与了“全国半导体测试中心”的组织建设工作。

随着测试中心的建立,半导体所的研究队伍也得到了进一步加强和充实。王启明负责的课题的人手也逐渐增多。自1965年以来,王启明参加并主持了保护环结构平面型雪崩光电二极管的研制,并负责Si片表面氧化膜生长和深、浅结的扩散关键工艺等工作。他还提出用LN2低温洗涤、纯化氧气的办法,使慢表面态密度大幅降低,使器件性能稳定地达到了任务要求。这项研究成果后来获得了中国科学院科学技术进步奖二等奖,对发展我国光通信事业起了先导性重要作用。

随后,王启明受命主持了中国科学院下达的重点任务——长寿命GaAs/AlGaAs双异质结室温连续工作激光器的研制。他带领团队首次在国内获得室温连续工作双异质结激光器,并经进一步优化改进,完成了室温连续工作10万小时的任务指标,达到实用化水平,为我国光纤通信事业的发展作出了重大贡献,该成果被评为中国科学院科技成果奖二等奖。这两项成果联合在一起,于1986年获得国家科学技术进步奖二等奖,王启明被公推为第一受奖人。这项成果,是王启明带领团队艰辛探索十余年才取得的,据说也是他科研历程中最满意、最深入的一项工作。

1986年,国家成立信息领域高科技专家委员会,王启明入选。他把这看作自己的“第二次创业”,希望把整个光电子领域真正带动起来。王启明提出要以光通信为主攻方向、以光互联和光计算为辅的光电子学研究路径。他力排众议,建立光电子工艺中心和光电子器件工程研究中心,奠定我国集成光电子事业的基础。在半导体领域,国内外专家均认为,王启明是中国信息光电子事业的主要开拓者之一,在不同阶段他都为中国光电子事业的发展作出了杰出的贡献。

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