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【前言】
“你有你的銅枝鐵干,像刀,像劍,也像戟;
我有我紅碩的花朵,像沉重的嘆息,又像英勇的火炬。
我們分擔寒潮、風雷、霹靂;
我們共享霧靄、流嵐、虹霓。
仿佛永遠分離,卻又終身相依!
舒婷的這首《致橡樹》用來形容攜手奮進,為半導體科研事業付出了一輩子心血的中國科學院院士王圩、吳德馨這對院士伉儷再適合不過了。從參加工作到今天,歷經近60年風雨,他們始終把為祖國半導體事業的發展奉獻力量作為奮斗的目標。
2015年金婚紀念日留影
王圩院士
王圩,男,1937年12月25日出生于河北省,畢業于北京大學物理系半導體專業。
■1960年,畢業于北京大學物理系半導體專業。
■1960年,到中國科學院半導體研究所工作至今,現任中科院半導體研究所研究員。
■1987年赴日本東京工業大學訪問研究一年。
■1997年,當選中國科學院院士。
■2001年—2005年,負責在研的項目是:國家“973”項目:“新型量子阱功能材料和器件”。
■2002年—2004年,國家自然基金重大項目:“光網絡用光放大器、電吸收調制器和模斑轉換器串接集成材料與器件的研究”。
吳德馨院士
吳德馨,女,半導體器件和集成電路專家,1936年12月20日生于河北樂亭,中國科學院微電子中心研究員。
■1936年12月20日,生于河北樂亭。
■1961年畢業于清華大學無線電電子工程系。
■1991年當選為中國科學院院士(學部委員)。
■1992年被國家科委聘為“深亞微米結構器件和介觀物理”項目首席科學家。
吳德馨院士從事砷化鎵微波集成電路和光電模塊的研究,曾獲國家和中科院一等獎3項。
相遇——經常交流慢慢就有了好印象
1956年國家開始編制《十二年科學技術發展規劃》(《1956~1967年科技發展規劃》),這是新中國第一個長期科技發展規劃,提出對當時國家新技術發展的“四項緊急措施”——計算機、電子學、半導體、自動化,要求相關部門集中全國科技力量,進行人員培養和科技攻關。由此,中科院物理研究所半導體研究室成立,1960年,在研究室為基礎,擴大為中科院半導體研究所。上世紀60年代初,同為半導體專業的王圩(1960年畢業)、吳德馨(1961年畢業)先后畢業分配到中科院半導體研究所。據兩位院士在一次采訪中透露。
王圩:相識是很自然的過程。我們畢業之后都被分配到了半導體研究所。她在器件室,做硅的器件,晶體管之類。我在林蘭英先生領導下的材料室,最初來到所里是做硅單晶。他們需要硅單晶作為基片來做晶體管。她就總要到我們組里來要材料,這樣就認識了。
吳德馨:是,材料有了問題還得找他們研究改進,經常交流慢慢就有了好的印象。
1967年 年輕時期的他們
相互扶持與理解
王圩:生活上沒得說,就是相互扶持。那時候搞研究也是加班加點,老人又年紀大了,家庭負擔比較重,孩子不到一歲就送了全托。
研究上,我做光電子,她做微電子,有很多地方可以互相交流。比如她現在做的垂直腔面發射激光器(VCSEL),有些就跟我們原來做的通信光電子器件差不多。所以我們會經常交流,我會給她提很多意見,在研究上互通有無。在家里也經常聊,有共同語言,能說一塊去。
吳德馨:就是互相支持吧。我忙了,他就負責家里的事,他忙了,就是我負責家里的事,互相理解。我當年做存儲器的時候,有時候就睡在實驗室地板上,不回家,孩子都是他管。
那一年他在日本做訪問學者,我在109廠做引進的進口設備驗收工作,自己帶著兩個孩子。每天早上來,晚上九點多才能回家,兩個孩子只能在外面小攤上買點吃的。我回不了家,也沒有電話沒法通知孩子,也沒汽車,要倒3次公交車才能到家,孩子就在大門口臺階上等。所以做完了4K,驗收完了真是全家歡呼。
兩位院士的研究工作
據吳德馨院士講述,最開始她在王守覺先生領導下負責做硅平面型高速開關晶體管,做出來之后開關速度、閾值電壓等指標跟國際同類產品水平差不多,后來推廣到了109廠(我國第一個半導體器件生產廠),又推廣到全國。后來這個器件用到了“兩彈一星”用的計算機——109乙機上。
■1975年,半導體所開始做大規模集成電路,他們做出4K位的動態存儲器,后來相繼做出來16K位、64K位的動態隨機存儲器。
■1980年代末期,自主開發成功了3微米的CMOSLSI全套工藝技術,用于專用電路的制造。從3微米,到2微米、1微米,再到0.8微米……這么一直做下來。
■1990年代,獨立自主開發出了全套的0.8微米CMOS工藝,并應用于實用電路的開發。
此外,他們還研究開發以砷化鎵為基底的化合物半導體器件、電路。
經過不斷努力,他們還做出了0.1微米砷化鎵/鋁鎵砷異質結高遷移率場效應晶體管,截止頻率達89GHZ;研究成功了砷化鎵/銦鎵磷異質結雙極型晶體管(HBT),截止頻率達92GHZ;還在國內首先研制成功了全功能砷化鎵/銦鎵磷HBT 10Gpbs光纖通信光發射驅動電路等等。與此同時,他們利用MEMS結構實現了激光器和光纖的無源耦合,成功做出了工作速度達2.5Gpbs的光發射模塊;垂直腔面發射激光器(VCSEL)。
王圩院士說:“我最初做硅材料,研究硅單晶,后來根據國家需要開始做Ⅲ-Ⅴ族化合物,做外延研究,就是研究在一個襯底上做幾個微米的Ⅲ-Ⅴ族化合物薄膜,后來又在這個基礎上做擴散p/n結化合物激光器。我一開始是在材料室,只做材料,但做的過程中發現激光器的結構和材料的生長是分不開的,在材料生長的過程中就把一部分器件結構長出來了,所以既要懂材料,又要懂器件設計,兩者密不可分,還是放在一起比較好,于是我就調到器件室了,又做材料又做器件!
■1979年底,及時地開展了InP基長波長激光器的研究工作,成立了由彭懷德負責的1.3微米激光器研究組和由我負責的1.55微米激光器研究組。
■1981年,率先在國內得到了室內連續工作的1.55微米激光器。
■開發出一種在高頻調制下仍然可以單模工作的動態單模(DSM)激光器作為光信號源。
■1988年底,研制出了國內首批1.55微米動態單頻分布反饋(DFB)激光器,解決了國內發展第三代長途干線大容量光纖通信的急需。
資料來源:
■為了中國的半導體事業——訪中國科學院院士吳德馨、王圩
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