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    攀登科學高峰的赤子心 ——記歸僑院士、中國半導體材料科學的奠基人和開拓者林蘭英
    【發布日期:2021-06-30】 【來源:本站】 【閱讀:次】


    編者按: 2021年是中國共產黨成立100周年。在全黨開展黨史學習教育和全省開展“再學習、再調研、再落實”活動之際,莆田市僑聯推出[僑心向黨]莆田僑界杰出人物和先進模范代表故事選編專題宣傳。 系列報道莆籍華僑華人和歸僑僑眷代表(或事件)與祖(籍)國心連心同呼吸共命運的百年歷程,投身中華民族獨立解放、社會主義現代化建設、實現偉大復興中國夢的偉大實踐的感人故事,展現敢拼會拼愛國愛鄉無私奉獻的華僑精神,旨在進一步凝聚實現全方位推動高質量發展超越、開啟第二個百年奮斗目標新征程的莆田僑界磅礴力量。



     

    林蘭英(1918-2003年),福建莆田人,中國共產黨黨員,美國歸僑,著名固定物理學家。曾任協和大學助教、講師,美國索菲尼亞公司高級工程師,中國科學院物理研究所研究員,中國科學院半導體研究所研究員、副所長、中國科協副主席。中國科學院院士,我國半導體科學事業開拓者之一,有中國“半導體材料之母”和“中國太空材料之母”之稱。


     


    青年林蘭英(前)



     

    1955年,林蘭英獲得博士學位


     

     

    1958年,林蘭英在實驗室工作

     

     

     

    絕食相爭  終得上學

     

    191827日,林蘭英生于福建莆田名門望族,祖先林潤是明朝嘉靖年間御史大夫。任職時,嚴嵩父子權傾朝野,林潤不畏權勢,不斷向皇上上書彈劾,終于扳倒嚴嵩父子。隆慶年間,朝廷撥款在莆田城內下務巷興建御史府第,林蘭英即生于這座龐大的花園宅院里。

    林蘭英祖父經商有成,父親大學畢業后在外地工作,母親在家主持家政。莆田舊時有重男輕女之風,林蘭英有兩個弟弟四個妹妹,妹妹皆被送人,身為長女的林蘭英雖免遭送人,但小小年紀即開始做家務,6歲時就須為全家煮飯,閑時還須做刺繡等。

    到了讀書年紀,見母親無意讓自己進學堂,林蘭英除了以哭鬧爭取讀書權利外,還以絕食抗爭,且一連三天粒米未進,終為自己爭來背起書包進學堂的機會,但前提是家務活一件也不能少一點也不能減,每天照樣林蘭英要早早起床為全家做早餐,晚上放學回來也要先做家務再做作業,林蘭英也因此養成了每天只睡6個小時的習慣。

    林蘭英學習可用出類拔萃相喻。在礪青小學讀書時,她的成績始終位列全年級前兩名。小學畢業后,又以優異成績被保送進礪青中學,此后三年,她年年第一。林蘭英的成績讓母親也跟著沾光,常常有人夸她教子有方,還有人慕名登門請教。初中畢業時,母親支持林蘭英繼續讀書。

    1933年,林蘭英考入莆田中學高中部,成為全年級唯一女生,次次考試皆是全年級第一名。讀完高一,她轉學至莆田縣教會女子中學——咸益中學。在咸益中學,她又連續四個學年考了四個全年級第一名。

     

    大學老師  赴美留學

     

    1936年,林蘭英考入福建協和大學數學系,成了林家第一名女大學生,也是全縣屈指可數的幾名女大學生之一。

    抗日戰爭全面爆發后,因協和大學緊鄰軍港馬尾,日本軍機狂轟濫炸,林蘭英隨校遷往閩北大山之中的邵武。

    1940年,林蘭英以優異成績畢業并留在協和大學擔任助教,教授普通物理學、高等數學、光學、物性聲學、電磁學……后因教學成績突出,晉升講師。

    19488月,林蘭英啟程赴美國迪金森學院數學系留學。

     

    東方才女  獲金鑰匙

     

    林蘭英到美國不久,就被稱作“東方才女”,這源于她初到美國時用兩個星期學會了法語,得了“A+”,成了全班法語成績最好者。

    迪金森學院法語教授斯隆直贊:“這個中國姑娘,真是令人不可思議。”

    第一個在公開場合稱贊林蘭英為“東方才女”的是迪金森學院數學系主任埃爾,當時埃爾正編寫專著《微積分》,邀請林蘭英將書中擬就的習題做出正確答案。林蘭英抽空完成了這一任務。當教授細看了林蘭英答案后,驚訝于她解題的獨特思路,感覺許多演算步驟比自己設想的還要簡單明了,驚嘆道“這是一個不可多得的東方才女”。從此,埃爾教授向人推薦這位自己最得意學生時,一定在林蘭英名字前加上“東方才女”一詞。一年后,林蘭英獲得了該學院授予的數學學士學位,并同時獲得了美國大學榮譽學會獎勵她的一枚金鑰匙。

    通常情況下,金鑰匙是獎勵在校連續四年學習成績優秀的學生,而林蘭英卻提前三年獲得。有了金鑰匙,便可打開美國各地的學會大門,不受限制參加各種學術活動。

     

    改學物理  獲得博士

     

    埃爾教授本推薦林蘭英去芝加哥大學讀博士,但林蘭英了解到的一則科技信息,改變了她的研究方向:美國貝爾實驗室物理學家,1948年運用固體物理理論解釋了半導體現象,并與冶金技術結合制成了世界上第一塊半導體鍺單晶,給美國創造了巨大物質效益。渴望祖國富強的她由此想到,如果祖國能源源不斷制造出類似半導體鍺單晶這樣的產品,那對祖國會有多大幫助!于是,她沒有猶豫,毅然決定改學物理。

    1949年秋,林蘭英走進了美國費城賓夕法尼亞大學研究生院,開始了固體物理的研究。一年后,她獲得固體物理學碩士學位。接著繼續攻讀博士。1955年夏天,林蘭英以《弱X射線輻照引起氯化鉀和氯化鈉晶體的膨脹》論文獲得博士學位,此文發表于美國物理學界最具權威的《物理評論》雜志上,獲得廣泛高度評價。

     

    美國高工  數獲專利

     

    獲得博士學位后,林蘭英就想回國,但美國當局嚴禁她回到中國。

    見狀,林蘭英的博士生導師米勒,將自己得意門生推薦到紐約長島專司半導體研究的索菲尼亞公司擔任高級工程師。她赴任時,公司正為老是拉制不出硅單晶而苦惱。林蘭英請求公司讓她細看一遍拉制硅單晶的全過程,很快發現問題所在,并提出了解決方案。公司依照她的方案,兩周后便拉制出了高純度的硅單晶。

    林蘭英的到來,讓索菲尼亞公司如獲至寶。不久,公司在拉制鍺單晶無法將位錯密度降低。林蘭英仔細觀察研究,發現實驗中只有半橢圓形的石墨舟,提出:半橢圓形石墨舟使熱場分布不夠均勻,若改換成完整的橢圓石墨舟便可讓熱場分布均勻,位錯密度便可降下來。公司依照她的思路,再獲成功。她還有兩篇論文的內容被公司列為專利,申報美國專利獲得成功,為公司不斷帶來利潤……也因此,她屢獲公司獎勵,一年三次提增年薪。

    索菲尼亞公司因為林蘭英而利潤大增,讓不少企業眼紅。另一家美國半導體公司開出更高的價格,想挖走林蘭英。

    而此時林蘭英決定回國。在眾多公司高薪競聘、美國當局層層阻攔之下,林蘭英歸心依舊。

     

    總理關懷  回到祖國

     

    1956年在日內瓦國際會議上,中國政府經過艱苦的努力,與美國達成中國留美學生可以自由回國協議。林蘭英得知此消息興奮不已。她于19566月以“母親重病”為由,向印度駐美國大使館提交回國申請,9月使館通知她填寫有關回國事宜的表格。這時,她也向所在的公司遞交了辭職報告。公司主管十分意外,說:“我正在考慮給你提薪的問題,相信那個數字是不會讓你失望的。你回到歷經戰亂的中國,只會過一種大大低于美國生活水準的生活。”當時,索菲尼亞公司給她的年薪已達1萬美金,還要給她再提薪。但再高的待遇與歸國效力比起來,都失去了吸引力。

    見利誘難以挽回林蘭英歸心。索菲尼亞公司專門從費城請了一對與林蘭英相熟的美籍華人夫婦,他倆趕至長島,勸說林蘭英留美,林蘭英雖與這對美籍華人有交情,但歸國意志難以撼動。

    見利誘、人情游說都無法攔住林蘭英歸國的腳步,最后美國聯邦調查局出面刁難。幾經阻攔無效后,他們來了最后一招兒—在她登船之前將她的行李物品翻了個遍,又強行對她搜身,只搜出一張6800美元的旅行支票。這支票被海關無理扣留,直到23年后的1980年,由中國銀行出面才將其索回……

    1957129日,林蘭英乘坐客輪安抵香港,到北京中國科學院物理所材料組工作。從交涉回國到抵達香港再到一路北上,所有細節皆有國務院總理周恩來安排。到中國科學院才上班一星期,林蘭英就得了急性腹膜炎,住進了醫院。

    此事驚動了國務院總理周恩來。總理聞知林蘭英得了腹膜炎急需手術,立即親自給醫院院長電話,指示醫院:“只能治好,不能出意外”,并說這是一項政治任務。一定要萬無一失。

    手術剛拆線,林蘭英就回到研究室,開始了加班加點的研究工作。她每天在研究室工作時間平均都在12個小時之上。

     

    屢創第一  世界矚目

     

    林蘭英的到來,是中國之幸。回國后,她用半年時間拉制出了中國第一根鍺單晶。緊接著,她又帶領團隊奮戰數月,于1958年春向北京電子管廠提供了兩公斤N型和P型鍺單晶。借此,同年中國制造出了第一架半導體收音機。

    當時,美國鍺單晶已被硅單晶取而代之。硅單晶性能與用途優異鍺單晶。為早點拉制出硅單晶。林蘭英廢寢忘食。制作硅單晶需要氬氣,當時中國生產不了,世界上生產氬氣的國家都將之列為嚴禁向中國出口的產品之一。林蘭英持續攻關,終于研發出新法——采取抽高真空的技術進行拉制。

    1958年秋天,林蘭英研發出中國第一根硅單晶,為制造出無位錯硅單晶,林蘭英又投入研發硅單晶爐。她仔細考察、分析了蘇聯封閉式硅單晶爐,發現了不足,開始研究設計中國式硅單晶爐。

    1961年的深秋,由林蘭英主持設計加工的中國第一臺開門式硅單晶爐制造成功。

    1962年春,林蘭英依靠國產第一臺開門式硅單晶爐,正式啟動拉制工作。中國第一根無位錯的硅單晶拉制成功,無位錯達國際先進水平。

    林蘭英研制的硅單晶爐,榮獲了國家新產品獎。1963年,東京舉辦國際工業博覽會,日本特邀這臺硅單晶爐赴東京參展,吸引了世界同業的目光。后來,我國生產了900多臺,遠銷東歐諸國。

     

    崛立前沿  領先世界

     

    在研發成功無位錯硅單晶后,林蘭英投入研究砷化鎵單晶。砷化鎵單晶用途更廣,不僅可應用于微電子領域,還可應用于硅單晶不可涉足的光電子領域。196210月的一個半導體學術會議上,林蘭英拿出了砷化鎵單晶。經鑒定,砷化鎵單晶的電子遷移率達到當時國際上最高水平。

    林蘭英始終走進世界半導體材料的科學前沿地帶。1964年,她參與研發的我國第一只砷化鎵二極管激光器問世,1966年,她以出色的科研成績,與我國第一位女院土林巧稚一起登上天安門城樓,參加國慶觀禮。

    1973年,林蘭英第一次提出用汽相外延和液相外延法制取砷化鎵單晶,后來砷化鎵汽相外延電子遷移率連續4年居國際最高水平,長期處于國際領先地位。其中高純砷化鎵氣相外延研究長期保特著采用鹵化系統的國際最高水平。1981年獲中國科學院科技進步一等獎,1985年獲國家科技進步二等獎。

    林蘭英帶領團隊,為在我國率先研究半導體集成電路和光電子器件的單位提供了多種半導體單晶材料,并向全國推廣上述單晶生長技術和相應的材料測試技術,為我國微電子學和光電子學的開創奠定了基礎。參與組織領導4千位16千位大規模集成電路-MOS隨機存儲器的研制,1980年、1982年兩次獲得中國科學院科技進步一等獎。

    20世紀80年代,林蘭英在世界上首次開創性地提出在太空微重力條件下拉制砷化鎵的設想。19878月,我國終于在第九顆返回式人造衛星上拉制出了第一塊高質量低缺陷的砷化鎵單晶。這也是世界首次在微重力條件下從熔體中生長砷化鎵單晶獲得成功。以后又相繼四次在我國返回式衛星上生長砷化鎵單晶。林蘭英在空間晶體生長、材料物理研究及器件應用等方面取得了許多令世界同行矚目的科研成果。利用空間生長的半絕緣砷化鎵制造的微波低噪聲場效應晶體管和模擬開關集成電路的特性及優質品率顯著提高。也因此林蘭英被譽為“太空半導體材料之母”。

    林蘭英獻身科學終身未婚,四次獲得中國科學院科技進步獎一等獎,兩次獲國家科技進步二、三等獎,1996年獲何梁何利科技進步獎,1998年獲霍英東成就獎。她的工作極大地推進了我國半導體材料的研究高度,為微電子和光電子學的發展奠定了基礎,為我國太空事業做出巨大貢獻。她還培養了包括吳德馨、王占元兩位院士在內的大批優秀科研工作者。她的著作《硅的歐姆接觸的制備》和《鍺和硅的載流子抽出的電極的制備》,在美國被列為專業必讀物;她的論文《銻化銦單晶中位錯的散射機理的研究》,在蘇聯國際化合物半導體會議上宣讀;《銻化熱處理機的研究》在捷克斯洛伐克半導體會議上作了介紹;《N型砷化鎵單晶質量的初步探索》《砷化鎵單晶高電學性能的研究》《砷化鎵單晶的熱穩定性的研究》《砷化鎵單晶中的雜質的缺陷行為》《稀有金屬》《N型外延砷化鎵單晶的補償度及散射機理的研究》《半導體中的缺陷》等論文,也都受到國內外學術界的重視。

    作為中國科學家的優秀代表,林蘭英多次擔任我國學術代表團團長到國外參加學術會議或考察。曾參加并主持制定中國科學院和全國有關半導體及其基礎材料方面的發展規劃和科研計劃,對我國半導體材料物理研究的發展方向和研究課題的開設,起了重要的指導作用。

    1980年,林蘭英當選中國科學院學部委員。曾任中國共產黨第十二次全國人民代表,四屆全國青聯副主席,二、三、四屆中國科協副主席,三、四、五、六、七、八屆全國人大代表,三、七、八屆全國人大常委會委員,200334日病逝于北京。

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