中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

导语

美国很注重人权吗?

在上世纪50年代,美国曾一次又一次地拦下归国的中国学者,他们的每一件行李都会被检查得非常仔细,确保不放过任何一个可疑物品,甚至恨不得将这些学者脑袋里的知识都刮下来。

这样的待遇通常只会发生在诸如钱学森这样知名的学者身上,但在1957年,这种情形却再次上演了。

这一年的1月份,美国旧金山海岸的海关人员,罕见地拦下了整船的货物便开始翻找东西,经过一番折腾后,他们从一堆行李里面,找到了两个箱子,这才松了一口气。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

影视剧截图

随后,他们带着行李,强行扣押了一名单身女子,丝毫不顾女子的反抗和质问,开始将行李里面的物品一件一件地仔细检查,直到最后翻出几瓶密封的药瓶后才停下翻找行为。

面对女子的质问,美国海关丝毫不以为意,还面带严肃地抢走她身上所有的钱,并且威胁她,只要你留在美国,你就可以得到这些钱以及更多的财富和地位,如果你执意要走,那么这些美金就不能进入社会主义国家!

女子孤身一人,气得浑身发抖,却又无可奈何,只能带着怒气转身上了轮船,但是谁也没想到,正是这一次愤然转身,开启了中国芯片产业的元年。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

影视剧截图

这些海关人员可是知道这位女子的重要性,她是美国宾州大学第一位固体物理学女博士,但是他们绝对不知道这位女子将会给中国带来什么,如果知道,他们一定会后悔没有采取更激烈的措施。

因为在他们没有拦下的这名女子,不仅是美国的女博士,更会是中国的女院士,就是拥有“中国半导体材料之母”与“中国太空材料之母”两大称号的林兰英院士!

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

林兰英院士

关键的半导体材料

说起林兰英,为什么要说她的回归,开启了中国芯片产业的元年?最主要的 原因是她研究的半导体材料,是芯片产业的基础。

当时中国的科技水平较为落后,作为国际科技先进领域的半导体材料,它的制备技术就更落后了。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

芯片

落后到什么程度呢?被美苏两国联合看不起的地步!那时,美国的一位学者在评估中国的研究条件后,轻蔑地断言中国在60年代前,是没有基础和能力研究半导体材料的。

这么说确实是有一定依据的。因为世界上第一根锗单晶半导体材料是由美国贝尔实验室研制的,他们在1948年就依靠物理学和冶炼技术就成功制成了锗单晶,后来又很快研发出性能更好的硅单晶。

锗单晶和硅单晶都属于第一代半导体材料,但是硅单晶的各种性能远在锗单晶之上。而中国呢,在1956年连更落后的锗单晶都还没研制成功。也就是说,如果以锗单晶制备的年限来看。

中国的半导体制备技术落后将近十年!如果以硅单晶制备来看,中国落后的年限就超过了十年。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

单晶硅锭

同样悲观的还有苏联。

上面我们说过的中长期科技规划(《1956-1967年科学技术发展远景规划》),其实就是苏联帮我们制定的,不过这个是根据当时中国的实际情况来制定。

在苏联老大哥眼里,中国第一根单晶硅半导体的制备需要在1968年才能完成,情况稍微比美国乐观!这还是在有苏联的帮助之下,才制定了这个目标。

总结就是,就像美苏看衰中国半导体发展的那样,那时的中国要技术没技术、要设备没设备,想要从零开始发展这种高精尖技术,确实需要一定的年限积累。谈中国研究半导体技术,就像现在我们看印度搞空间站一样,在当时就是属于不可思议的东西。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

印度火箭

这种感觉无关对错,确实是因为各种基础差太多了。但是中国与印度唯一不同的地方就是,中国还有归心似箭的林兰英。

林兰英与中国半导体

1956年,中国刚刚制定了半导体发展战略。1957年,林兰英就归国了,两者的命运走向几乎是一致的。当年1月份,漂洋许久的林兰英刚刚踏上了中国的土地,在老家还没待多久,就被国家接到中国科学院半导体研究室,待遇几乎与钱学森一致。

半导体研究室是中国科学院专门设立的,目的就是为了发展半导体科学技术,是我国最早的半导体研究机构。这里有很多个同她一样学成归来的科学家们,他们已经在这里研究了数年!

但林兰英无疑是最有资质的那个,因为她不仅仅是固体物理学的女博士,更是有极高的半导体天赋,她美国导师称赞她一定能成为一名出色的半导体科学家。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

工作时的林兰英

果不其然,在她回国第一年,就帮助半导体研究室成功研制了中国第一根锗单晶,锗单晶并非林兰英带头的研究,它是王守武等人率先开始展开的,但是林兰英的到来,无疑是推动了研制的速度。

凭借她的能力,她很快就接手了半导体材料的研制工作,11月份,她又接受了委托,为北京电子管厂提供1千克P型锗单晶和1千克N型锗单晶,提供给北京电子管厂研制锗晶体管。

由于北京电子管厂要求的数量极大,并且留给林兰英的时间并不多,只有一个月时间。如果换做其他科学家,这无疑是一项巨大的挑战。

因为一项技术,从实验室到实际的批量生产,需要用很长的一段时间来调整,但是对于林兰英来说,这并不是什么大问题,锗单晶对于她而言,早已经不是什么高技术难题。

由于工作量大,林兰英开始了夜以继日的工作,终于在规定的时间内完成了她的任务。此后锗单晶开始迎来了发展。1958年,我国成功采用锗单晶制出了锗晶体管,于是中国第一台半导体收音机就此诞生了,标志着中国正式进入半导体时代。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

半导体收音机

锗单晶的研制成功推动了中国半导体产业的发展,诸如红外器件,γ辐射探测器等器件也开始走向国产化。中国科学家用实际行动,打脸美国学者,我们半导体材料不仅开始了研究,还走向了发展。

如果说锗单晶还是在前人的基础上进行攻克,那么性能更好的硅单晶,注定只有林兰英才具备这个能力。1958年,她详细的研读了苏联给中国制定的半导体计划,发现苏联专家将硅单晶制备年限推到了1968年后。

在研读完中长期计划后,当即否决了苏联专家的建议,决定提前攻关硅单晶。理由有两个:

  1. 她深知半导体材料实在太重要了,中国不能落后太多,一步落后步步落后。
  2. 她有实力来制备高性能的硅单晶!

于是她主动向领导请缨攻克硅单晶的难题!事实上,这并不是她在自夸!早在美国时,她在面对性能更好,制备难度更高的单晶硅时,就曾力挽狂澜过。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

工作时的林兰英

留洋时期的宝贵经历

1954年,在她成为宾州大学第一位女博士毕业后,就因为成绩优异,天赋惊人,被导师推荐给从事半导体科学研究的索文尼亚(Sylvania)公司。一年后正式入职,就任高级工程师。

在公司内,她主要的工作是研究半导体的物理特性,属于基础研究。但是她的内心却不甘于只做研究性工作,更是想从事工艺的制备,因为单单只有研究对中国的好处实在不多,还必须要有实际的产出。

所以她开始尝试介入制备工艺的领域,结果机会很快就到来了,当时公司正在攻克硅单晶的技术,尝试了无数次,但是一直失败,而且还找不到失败的原因,一度让公司陷入绝境。

于是她主动去实验室参观,通过一整天的学习,摸透了硅单晶的制造过程,最后依靠自己的丰富的学识,发现了问题所在!由于硅晶体是单晶体,制备的方法是晶体生长。

简单讲就是在晶种的基础上,通过一系列物理化学方法,让它慢慢地“长大”,最后再拉制成我们需要的硅单晶。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

林兰英

这个制备过程需要极其严格的环境,不能有杂质,虽然实验室的设备非常好,但是在高温制备中,溶液的氧化物也会影响晶体的纯度。所以她提出用杯子罩住晶种,避免生长过程中被杂质玷污!

根据林兰英的建议,索文尼亚公司很快就制备出了第一根硅单晶!自此,林兰英在半导体材料领域正式开始崭露头角。

在索文尼亚公司工作的一年多时间里,她不仅巩固了丰富的理论知识,还锻炼了制备工艺的能力。她撰写的半导体材料论文《硅的欧姆接触的制备》、《锗和硅的载流子抽出电极的制备》屡次发表在重要期刊上,而且还被用于专利技术申请,被美国政府保护了起来。

所以面对难度更高的硅单晶,她是毫无畏惧的。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

林兰英

中国赶上了半导体潮流

1958年,她的想法得到了支持,并且开始了第一次尝试,随后很快就完成了第一根硅单晶的拉制。但是很可惜,它失败了!失败的原因不在于她的技术问题,而是当时中国各方面的条件实在太落后了。

比如在实验方面,上面说过,单晶需要在无尘环境条件下才能制备,不能沾染一点杂质,否则就会因为纯度不够,导致拉制出来的成品报废。在国外,通常是往单晶炉里面充满氩气,作为保护气体。

但是中国没有制备氩气的条件,而国外又对中国实行技术封锁。所以她的第一次尝试,只能利用同事制备锗单晶的单晶炉,所以这也是失败的主要原因,毕竟条件完全不符合,自然也就无法制备出品质良好的硅单晶了。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

氩气瓶

有句俗话说得好,办法总是比困难多,中国科学家向来可以创造无数奇迹。没有氩气,她就根据别人的想法,决定用真空来替代;没有炉子,她就决定自己建造单晶炉。

于是,她带着国内一群刚刚毕业的愣头青,成立了设计研究小组,一头扎进研究室。经过无数次失败的尝试和拜访求教,终于解决了这个问题。

1958年年底,她利用自主建造的单晶炉,以及自己带回来的硅单晶作为种子,成功拉制出我国第一根硅单晶,这个时间比苏联预估的早了十年,同时也让看低中国的美国学者哑口无言。

1962年,她用自主建造的单晶炉,指导科研人员拉制出更高性能的硅单晶,赶上世界一线的水平,而她研制的单晶炉还罕见的出口到国外,为中国争取了宝贵的外汇。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

此后,在硅单晶的基础上,诞生了中国高频的小功率晶体管、功率管等器件。自此中国开启了半导体硅器件产业的序幕。可以说在林兰英的带动下,中国半导体产业硬生生加速了十年以上。

同年,她又成功制备出砷化镓单晶,砷化镓单晶是化合物,是属于第二代半导体材料,它的电阻率比硅还要高3个数量级,制备出来的半导体器件在某些特性上,具有更优质的性能。

砷化镓的成功制备,将中国的半导体技术发展再次提升一个档次。除此之外,中国第一颗人造地球卫星东方红用的硅太阳能电池,也是在林兰英的参与下才取得成功。在此刻,中国难得地赶上了世界半导体材料发展的潮流!

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

砷化镓太阳能电池

林兰英的艰难求学之之路

可惜的事情发生了,在1966年后,中国经历了动荡的十年,在这个十年里,任何人都避免不了被干扰想 ,中国半导体技术的发展也是如此。

林兰英也直到1977年后,才重新被委以重任,但是摆在她面前的,是已经严重落后于国外同行的半导体科学事业。

面对这种情况,如果是一般心智不够坚定的科学家或许早就放弃了。但是对于老一辈科学家来说,他们对于国家的认可,是我们现在很多人都难以体会的。他们经历过战火,又经历过家园落后的窘境,对于国家强大的期盼,比任何人都要迫切。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

民国时的黄包车夫

尤其是林兰英,她的坚持远比任何科学家都要来的宝贵。为什么这么说呢?

首先她是女子出身,在古代,女子无才便是德是普遍的社会风气,读书是属于抛头露面的行为,像祝英台男装读书的故事,几乎是很少存在的。

林兰英身为女子,还能读到博士实属不易,林兰英能读书,还要归功于她的出生地、父母的开明以及自身的争取有关!

1918年,林兰英出生于福建莆田,没错就是那个至今以经商闻名全国的城市。与很多人的印象不同,莆田自古就有文献名邦的美誉。这里虽然山多地少,不适合农业发展,但是民风上进,在历史上就诞生过2482名进士、21名状元,17名宰相,文化气息极其浓厚。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

女子学堂

这里的小孩如果有能力读书,那父母就算再苦再累也会给他们最好的条件。林兰英的父亲林剑华自然也逃不过文化的熏陶,曾经在上海大学文学系就读,还曾于《国民日报》任职,是一名真正饱读诗书的人物。

林兰英在家乡文化风气以及父亲的耳濡目染下,也深受影响。主要体现在三个方面:

一是读书。

在封建社会,女子一般都极少读书,但是林兰英却以绝食作为要挟和不落下家务作为保证,争取到了读书的机会,被送入莆田一中。这所学校在中国历史上都是赫赫有名的存在。如果不是身在文献名邦,她很难这么轻易获得读书的机会,更不会得到如此优质的教育环境。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

莆田一中校训石

二是奋斗!

福建穷山恶水,自古就民风彪悍,福建人凭借一股不服输的精神走南闯北。在林兰英身上也是如此,在长辈的严格要求以及自身的努力下,她读书从来都是抱着“谁说女子不如男”的心态,每年考试都是力争第一,最终以年年第一的成绩毕业

其三是爱国!

她父亲林剑华在上海大学文学系就读时便深受共产党的影响,打心里认同他们,对于他们的主张和行动极为认同,不仅私下会帮助党派人士,还屡屡在林兰英等子女面前称赞党员的良好作风。

正是在这些影响之下,林兰英以优异的成绩考入福建协和大学(福建师范大学的前身),她的成绩终于打动了家中长辈,母亲抱着女子也能光大门楣的心态,变卖首饰,支持她继续往大学深造。大学毕业后,林兰英选择了留校担任物理老师。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

福建协和大学

为国家甘愿舍弃前程

父母的付出让林兰英深感温馨,也是她日后出国求学仍思念家乡的根源。在这样的身份背景下,加上中华大地一直饱受战争的伤害,她同很多伟人一样,对于中国的富强无比的渴望,甚至因此而数次牺牲自己。

第一次牺牲是在最好的年龄,却选择了国家最需要的事情。

1948年,当她获得出国留学机会时,已经30岁了,这种年龄本应该嫁人生子,但是为了不浪费机会,她还是选择了难得争取来的求学机会,一个人远赴美国求学,为的就是学成归来,能够报效祖国。

第二次牺牲是在专业的选择上,林兰英在福建协和大学学习的是物理专业,毕业后留在学校担任老师,教授的也是物理专业,而且展现出了不错的物理天赋,还编写了《普通物理》、《光学实验教程》等课程,有些课程还被当时的国民政府定为定型教材。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

青年时期的林兰英

但是出国深造时,却是由于名额所限,只能往数学方向申请的。

结果在美国上大学时,她同样展现出了出色的数学天赋,成绩十分优异,导师对林兰英自然也就极为喜爱,不仅委任自己的《微积分》著作给她,毕业后,更是推荐她去芝加哥大学深造,攻读数学系博士。

可以说导师的安排几乎是最好的选择,不仅可以免去后顾之忧,还有大好前程等待着她,林兰英只需按部就班,就可以拥有普通人梦寐以求的事业。

但是她却毅然地拒绝了,而是选择了滨州大学的固体物理学专业,从头开始学起,理由只有一个:相比于数学,科学发展远远落后的中国最需要的自然是物理。

此后的事迹我们在上面也说过了,她不仅深受导师喜爱,而且还一举成为该校历史上第一个女博士。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

第三次牺牲就是毕业后的选择了,博士毕业后,按照林兰英的设想,应该回国报效祖国,但是由于当时美苏处于冷战时期,中国作为社会主义国家,自然也被美国所以敌视,很多留学生是不被允许回国的。

这就导致林兰英被迫滞留美国,为了不荒废这段时光,林兰英决定继续在美国学习物理知识,在导师的推荐下,她开始进入上面说的从事半导体研究的索文尼亚公司。

在这里,她不仅丰富了理论知识,还主动学习实践技能,直到1956年,在中美两国的局势缓和之后,双方约定达成了平民可以回国的协议,但是这份协议针对的是普通人,林兰英算是普通人吗?

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

索文尼亚公司大楼

当然不算!但是林兰英却依旧选择了回国,很快她就与国家取得了 联系,争取到了回国的机会。这才有了开头的故事,在美国旧金山的港口,被海关人员故意威逼利诱!

从1948年林兰英出国留学到1957学成回国时,已经过去了十年,她带回来的不仅仅是近十年的海归经历,更是一身的半导体学识以及价值不可估量的材料。

就像当初美国人以为钱学森不足以改变中国差距一样,美国终归小瞧了林兰英的才华,也正是因为如此,才有了前面所说的辉煌。而国家也并没有亏待她,在她生病住院时,周总理甚至亲自祝福她身体早日康复,将她的一切所需都视作国家的任务来对待。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

钱学森

结尾

现在我们回过头来看看林兰英的选择,或许正是母亲的无私、父亲的影响、国家的关怀,才让她对于国家强盛有了如此的渴望。

所以对于林兰英来说,动荡十年或许很遗憾,但是不足以让她放弃继续为国奋斗!也正是因为这次坚持,让她开启中国半导体材料与中国太空材料的步伐。

1981年,林兰英改良了砷化镓单晶制备的难题, 提高砷化镓单晶材料的质量,鉴于砷化镓的重要性,当年林兰英就获得国家科技进步二等奖。

为了持续改良砷化镓单晶的品质,林兰英于1986年决定利用卫星来制备砷化镓单晶,并于1987年通过与航天部门进行科研合作,经过在太空上的生长,获得性能更加优质的砷化镓单晶。

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

东方红一号

这一成果处于国际领先水平,也让她再次获得国家科技进步三等奖,也因此获得了“太空材料之母”的称号。

林兰英一生未嫁,于2003年辞世。

她在最好的年龄外出求学、在最坎坷的岁月,还投身于国家的半导体事业,即使是晚年,她也不忘为国家培育众多的学子,经过她培养的院士,就有数名。可以说她把自己一生的精力都贡献给了国家,只为中国强盛!

我相信,如果她在天上看到此时的中国,一定会倍感欣慰!她的强国梦已经实现了!

中国半导体拓荒人:女院士冒险回国,力助中国半导体产业崛起

展开阅读全文

页面更新:2024-05-14

标签:半导体   中国   莆田   苏联   美国   院士   导师   落后   物理   女子   机会   半导体产业   国家   半导体材料   工作   财经   大学   技术

1 2 3 4 5

上滑加载更多 ↓
推荐阅读:
友情链接:
更多:

本站资料均由网友自行发布提供,仅用于学习交流。如有版权问题,请与我联系,QQ:4156828  

© CopyRight 2020-2024 All Rights Reserved. Powered By 71396.com 闽ICP备11008920号-4
闽公网安备35020302034903号

Top