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《二十世纪中国知名科学家学术成就概览》物理卷—王守武

2014-08-04

国家重点图书出版规划项目《20世纪中国知名科学家学术成就概览》,以纪传文体记述中国20世纪在各学术专业领域取得突出成就的数千位华人科学技术和人文社会科学专家学者,展示他们的求学经历、学术成就、治学方略和价值观念,彰显他们为促进中国和世界科技发展、经济和社会进步所做出的贡献。书中着力勾画出这些知名专家学者的研究路径和学术生涯,力求对学界同行的学术探索有所镜鉴,对青年学生的学术成长有所启迪。  

   夏建白院士和何春藩同志为《20世纪中国知名科学家学术成就概览》写了一篇介绍王守武先生的文章,这本书即将由科学出版社出版。现将该书物理卷中关于记述王守武先生的文章刊出,以此缅怀王守武先生。

   

    《20世纪中国知名科学家学术成就概览》物理卷—王守武

       撰写者:夏建白  何春藩

  王守武(19192014),江苏苏州人。半导体器件物理学家、微电子学家。中国半导体科学技术的开拓者与奠基人之一。中国科学院学部委员(院士)1941年上海同济大学毕业。1945年赴美留学,1949年获普渡大学博士学位。1950年回国。先后任中科院应用物理所半导体研究室室主任;半导体研究所副所长;中科院109厂厂长;中科院微电子中心名誉主任。并兼任《半导体学报》主编,中国电子学会常务理事、半导体与集成技术专业分会主任委员;中国物理学会常务理事等职他是中国第一个半导体研究室、半导体器件厂、半导体研究所和全国半导体测试中心的创建者;中国第一台单晶炉、第一根锗单晶、第一只锗晶体管的研制者;中国研制成功第一根硅单晶的主要参加者。他主持研制成功中国第一只砷化镓半导体激光器;主持研制成功4千位、16千位的DRAM大规模集成电路,在研究与开发中国半导体材料、半导体器件及大规模集成电路方面做出了重要贡献。在中国科技大学兼职授课20余年,培养了一批物理学家和半导体技术专家。1979年和1981年获中国科学院科研成果一等奖;1985年两次、1990年获中科院科技进步奖二等奖;1987年获国家科技进步奖二等奖。 

   一、      

  王守武,男,汉族,1919315出生于江苏省苏州市。在王守武4岁时便随家迁往上海,从小学到中学,都是在上海度过的。1934年举家又迁回苏州,王守武转入省立苏州中学上高二。19359月入上海同济大学预科班学习,一年后转入机电系。1937年同济大学因避战乱而辗转迁往昆明。1941年春天王守武在同济大学获“工程科学”学士学位后,入政府资源委员会办的“昆明中央机械厂”任公务员,一年后又转至昆明的“中国工合翻砂实验厂”任工务部主任。又过一年受聘回已迁往四川李庄的同济大学任教。194510月赴美留学,19492月在普渡大学Purdue University研究生院相继获得硕士、博士学位。19492月~19508月在普渡大学任教。195010月经香港入深圳回国。自同年11月起应聘在中科院应用物理研究所工作。1956年参加“全国十二年科学技术发展远景规划”的制定(其中发展半导体科学技术被列为四大紧急措施之一),同时在中国科学院应用物理研究所组建中国第一个半导体研究室。1960年受命筹建中国科学院半导体研究所,任筹委会副主任。19609月中国科学院半导体研究所成立,任首任主管业务的副所长。19601983年任中国科学院半导体研究所研究员、副所长。19803月~198512兼任中科院109厂厂长。1980年当选为中科院学部委员(院士),开始任《半导体学报》主编。19602月加入中国共产党。1979年被评选为全国劳动模范。自19861月起,兼任由109为主组建的“中科院微电子中心”名誉主任。在19561957年间,任清华大学无线电系半导体教研室主任。先后任中国科技大学、清华大学、北京大学、复旦大学等高等学校兼职教授、电子科技大学名誉教授。任国务院电子振兴领导小组集成电路顾问组组长(1983年),中国电子学会理事、常务理事(1978年至今),中国电子学会半导体与集成技术专业分会主任委员(1978年至今),中国物理学会常务理事19631982。《半导体学报》主编(1980年至今)、美国《硅谷》杂志总编(1997年至今)。他是第三、四届全国人大代表,第五、六、七届全国政协委员。 

  1979年因4千位MOS动态随机存贮器的研制成功,“NMOS4096×1位动态随机存贮器提高管芯成品率的研究”,获1980年中国科学院科技成果奖一等奖,1980年因“16KMOS动态随机存贮器”的研制成功,获中国科学院重大科技成果奖一等奖,1985年因建集成电路大生产工艺试验线成功,“集成电路大生产试验”获中国科学院科技进步奖二等奖,因参与指导“半导体双稳态激光器的研究”获中国科学院科技进步奖二等奖,1987年因参与“世界新技术革命和我国的对策”研究获1987年国家科技进步奖二等奖,1990年因主持建成“集成电路中试生产线”获中科院科技进步二等奖。    

  二、学术生涯    

  在苏州东山镇的陆巷古村有一户名门望族。王守武先祖——明朝宰相尚书王鏊就诞生在这里。诗书传家久”的古训是这个家族的座右铭。专心读书,获取知识,努力为国家奉献才华,是这个家族的遗风。 

  孩童时代的王守武,身体不好,常被疟疾纠缠,在兄弟姐妹中显得有点笨,得不到父亲的宠爱,入学后经常病休。持续不断地自学磨练,使得他从小就养成了寡言、内向的性格和善于独立思考的习惯。 

  父亲王季同是个电气工程师,酷爱数学,并有建树。他创立的一种四维函数求微方法,被誉为王氏代数。父亲对工程技术的执着追求,在数学方面的造诣和偏爱,对王守武的前途有着重大的影响。王季同在工作之余常给孩子们们讲些趣味数学,或出一些智力测验题让他们回答。那时,王守武曾随哥姐们听父亲讲过如何求圆周率p的问题。他因为年纪小,听得不明不白,也不敢多问。但p这个无理数的概念却一直印在他的脑海中。 

  1923年王守武4岁时,父亲自英国学成回国,在镇江灯泡厂任工程师。后受友人之约去沪合股办厂,王守武便随家人迁往上海。不到两年工厂倒闭,家里分得不少机械加工工具和电线、矽钢片之类的原材料。在兄长们的影响和帮助下,王守武学会了配钥匙、修理家具、绕制变压器等技艺。8岁那年家里刚装上电灯,王守武对电就产生了兴趣,独自用有灯丝与无灯丝的灯泡做试验。虽然多次烧毁了保险丝,却也弄清了有关的基本常识。墙上的挂钟为什么会打鸣报时,缝纫机为何能穿针引线,他都拆开来看个究竟,弄清其奥妙。后来王守武之所以能在科研工作中心灵手巧,都得益于那时的培养和磨练。 

  1934年父亲自北平中央研究院工程研究所退休后返回上海。后又因留恋故乡情,举家又迁回苏州。王守武也随之转入省立苏州中学学习。高中三年级时16岁的王守武通过对《三角》、《高等代数》的学习,启迪了他的思维,产生了奇妙想法。他从反三角函数的级数展开中,得到了p的计算方法,解开了无理数p这个谜,写成了《圆周率p的级数展开》文章,发表在苏州中学的校刊上。虽然这时的王守武还远未进入科学大门,却已展现了他这个预备队员的过人才华。自此从事自然科学研究工作,渴望在著名大学里得到名师的教诲和严格的科学熏陶,既符合他父亲的希望,也是王守武酿就的意愿。 

  王守武高中毕业前夕未曾根治的疟疾再次重犯,耽误了学校的年终考试和苏州全区的毕业会考。靠一张肄业证书,难以像他哥姐们那样入清华大学、燕京大学、协和医学院等名牌学府就读,只得听从曾留学美国的大哥王守竟的建议,进上海同济大学德文补习班学习。一年后,他重回苏州中学参加会考,拿到了高中毕业文凭,才正式成为同济大学机电系的学生。 

  1937七七芦沟桥事变后,日本侵略者将侵华战火烧到上海,发动了八一三事变,同济大学不得不离沪内迁。1941年春天,王守武在昆明郊外的同济大学临时校舍里毕业后,就近在昆明入兄长王守竞任总经理的中央机器厂当了公务员。一年后又入中国工合翻砂实验工厂任工务主任。经过实践,讷于言表的王守武自感不适合从事工厂管理工作,便申请重回母校,在已迁往四川李庄的同济大学任教。 

  194510月王守武负笈远行,横渡大洋,入美国印第安那州普渡大学研究生院攻读工程力学,导师R. M. Sturm,翌年6月荣获硕士学位。王守武各门功课优异,尤以数学成绩最好,受到老师和同学们的赞赏。校方为鼓励王守武继续深造,资助他攻读博士学位。这时,正在兴起的量子力学引起了王守武的兴趣,便从工程力学转向对微观粒子运动规律的研究,导师H. M. James。两年后王守武完成了题为《一种计算金属钠的结合能和压缩率的新方法》的论文,获得了博士学位。后经普渡大学工程力学系主任的敦聘,留校执教。这时他与同在普渡大学留学的葛修怀女士组成了温馨的家庭,过着宁静、舒适的生活。 

  1949101大洋彼岸的中华大地传来了新中国诞生的喜讯。王守武虽然不热心于涉足政治,但对国民党政府的反动和腐败深有认识,对共产党为国为民的政策也时有所闻,并深为钦佩和崇敬。当时他深深感到,贫穷落后的祖国将在共产党的领导下复兴,在社会主义的大道上繁荣,从而下定决心尽快回归祖国,以图报效。 

  王氏夫妇决意回归故里的消息传开后,一些当时身居美国的同学和同事劝王守武留在美国继续自己的教学生涯;也有的因慑于美国联邦调查局的淫威,劝他们不要冒风险急于回国。但是,主意已定的王守武夫妇毫不动摇,互相劝勉和鼓励,并为早日回归祖国进行准备。 

  1950625朝鲜战争爆发。王守武出自对时局的敏感,回归祖国的意愿更为强烈、坚定了。他借回乡侍奉孤寡母亲为由,向美国当局递交了回国申请。获得批准后,经印度驻美使馆的协助,很快就办完了离美手续。夫妇二人携不满周岁的女儿于同年10月离开美国,回归故里。从此王守武开始了为国效力的生涯。 

  五十多年来王守武在他效力的中国科学院,恪尽职守,勤奋工作,为祖国的科学事业,特别是在半导体科技领域,频频建树,作出了一系列富有开拓性的贡献。 

  1950年底王守武刚刚踏上祖国大地,上级就十分信赖地交给他一项紧急任务:为在抗美援朝前线的志愿军运输队设计一种特殊的车灯和路标,让祖国最可爱的人在朝鲜前线既可夜里行车,又不致被敌机发现,免遭轰炸。报国心切的王守武,立即在他任职的应用物理研究所,组织科研人员设计与制作。他依据光线在锥体表面定向反射的原理,使特殊设计的车灯光线在路标上的反射光只能定向地射到司机的眼里,避免了敌机发现的可能性。设计制作完成后,进行了实地试验,圆满完成了任务。 

  19515月西藏和平解放后,当地政府发现藏民生活用燃料奇缺,能源不足,但高原阳光充足,便向中国科学院提出了为之设计制造太阳灶的请求。受命主持此项设计任务的王守武,考虑到制造一个大面积的抛物形反射镜加工有困难,决定改用多个窄圆锥形反射面组成的反射系统,用调整每个圆锥面斜度的方法,使平行于主轴方向的光线,都反射到太阳灶的中心。设计制作成功后,用它可以在15分钟内把一壶水烧开。这种太阳灶,在青藏高原长时期地发挥过它的作用。 

  1953年春中国科学院派员赴苏联考察,了解苏联科学研究工作的进展情况。访苏代表团回国后,报告了苏联在半导体科学技术上的巨大成就,以及飞速进展的情况。这一信息,使我国的科学工作者,特别是物理学工作者,进一步认识到半导体科学技术在社会主义建设事业中的重要性,应当大力推动这方面的工作。为此中国物理学会常务理事会决定,在19551月底召开一次全国性的半导体物理学讨论会。 

  1954年作为讨论会筹备组成员的王守武了解到新一代的电子器件——半导体晶体管已在国外广泛应用,并预见它将引起电子技术的一次新的革命。为了推动中国电子技术跟上时代的发展,他与同期归国的黄昆、洪朝生、汤定元等专家一起合作翻译了苏联半导体权威学者AF. 约飞写的《近代物理学中的半导体》一书,于1955年由科学出版社出版。1955年黄昆在北京大学物理系开设了《半导体物理学》的课程,这一新兴课程也由他们四人合作讲授。19561月这四位专家与后期回国的专家一起在物理学会年会上对半导体做了多方面的介绍,希望引起有关方面的重视。王守武的报告题目是:《半导体整流器》与《半导体的电子生伏打效应的理论》。 

  这期间作为半导体科学的开拓工作,王守武开展了硒与氧化亚铜整流器的制作条件与性能研究,并从理论上分析了有关半导体整流器的一些性能。其研究成果相继在中国《物理学报》上发表。 

  1956年是王守武科学研究工作中的一个转折点,人生旅途中的一个关键时代。因为在这一年,王守武应邀参加了全国十二年科学技术发展远景规划讨论会。在所确定的57项重大科技项目中,半导体科学技术的发展被列为四大紧急措施之一,是抓紧实施的重点。为了落实这项紧急任务,中央有关部门决定由黄昆、谢希德和王守武等知名学者,分别在培养人才和从事开拓性研究工作两个方面进行突击。王守武深知这一工作的重要性,毅然中断了其他科研项目,全身心地投入到半导体的研究工作中来。刚过而立之年的王守武,在团中央礼堂,在北京图书馆广场,在天津,在上海,在大江南北……,搞演讲,举办报告会,大力普及半导体科学知识,热情宣传半导体科学的广阔未来。 

  在应用物理研究所王守武以电学研究组成员为主要对象,举办了半导体专业培训班,继而组建了中国第一个半导体研究室,担当了研究室的主任。 

  根据当时国外文献的报道,锗是当时制作晶体管最为现实的材料。目标明确之后,在他与后来回国的吴锡九研究员的组织领导下,集中了二机部华北无线电元件研究所、南京大学、武汉大学等单位的40余名科学工作者,开始了半导体锗材料与锗晶体管的研究工作。他一面抓锗材料的提纯,一面亲自领导设计制造了中国第一台单晶炉,并于1957年底拉制成功了中国第一根锗单晶;同年11月底到次年初王守武与同事合作,研制成功了中国第一批锗合金结晶体管,并掌握了锗单晶中的掺杂技术,能控制锗单晶的导电类型、电阻率及少数载流子寿命等电学指标,达到了能自主生产不同器件的要求。 

  19588月领导器件组工作的王守觉从苏联学习归来,引来了半导体合金扩散的双重工艺,促使晶体管的研制在提高工作频率方面产生飞跃,加速了中国第一批锗高频合金扩散晶体管的研制。 

  作为研究室主任的王守武在参与研制锗高频合金扩散晶体管的同时,又参与了拉制硅单晶的组织领导工作,并亲自解决了在拉制硅单晶过程中因坩埚底部温度过高而引起的跳硅难题。 

  1957年春林兰英教授自美国归来,被任命为半导体研究室材料研究组组长。在她的领导下,重新设计制作拉制硅单晶的炉子。经王守武与林兰英的共同努力,采用林兰英从国外带回的硅单晶做籽晶引向,19587月中国第一根硅单晶问世。 

  为了促进我国由电子管型转向晶体管型的第二代电子计算机的研究,在王守武与有关同志的组织领导下,于1958年创建了中国最早的生产晶体管的工厂——中国科学院109厂。工厂刚一成立,立即开展锗高频晶体管的批量生产。在人员和设备都较困难的情况下,他组织全厂人员奋战,到1959年底为研制109乙型计算机的计算技术研究所提供了12个品种、145千多只锗高频合金扩散晶体管,完成了该机所需的半导体器件的生产任务,及时为两弹一星任务提供了技术保证。 

  19604月王守武受命筹建中国科学院半导体研究所,任筹委会副主任。196096,在原应用物理研究所半导体研究室的基础上半导体研究所正式成立,王守武被任命为首任业务副所长,负责全所的科研业务管理和开拓分支学科的组建工作。1962年王守武依据国家科委的决定,在半导体所筹建全国半导体测试中心,并兼任该中心主任。 

  王守武就是这样不辞辛劳,用自己的智慧、心血和汗水精心播种和培育了半导体这株新苗,成了我国半导体科学的主要开拓者之一。王守武的辛劳,以及对祖国科学事业所奉献出的赤诚之心,受到群众的赞扬,院所领导的敬重。19602月王守武光荣地加入了中国共产党。 

  科学在不断发展,半导体学科的分支也在不断地拓展,1962年美国宣布用砷化镓半导体材料制成第一只半导体激光器,在世界上产生了很大的影响。这类器件在体积、重量和发光效率等方面,均比其它激光器优越,其应用前景也广泛得多。远见卓识的王守武,便于1963年组建了激光器研究室,并兼任该研究室主任。当时半导体所的材料研究室在林兰英研究员的领导下,研制成功了砷化镓单晶材料,故可着手从事半导体砷化镓激光器的研制。在当时实验室的条件下,用X射线来对单晶体进行定向比较困难,王守武创新了一种光学定向的新方法,大大加快了研制工作的进程,提高了各项工艺的成品率。在王守武的领导下,研究室于1964年元旦前夕研制成功了中国第一只半导体激光器。 

  此后,为了把这些科研成果迅速推广到实际应用中去,王守武除了继续从事研制新品种激光器外,还亲自指导并参与了激光通讯机和激光测距仪的研制工作。事隔不久,中国第一台激光通讯机就诞生了,它可以在无连线的情况下,保密通话达3公里以上。为了提高激光测距仪的可测距离,王守武提出并设计了从噪声中提取信号的电路,装上这个电路后,可以使激光测距仪的测距能力提高一倍以上。这些研究成果,填补了国内空白,有力地支援了国家现代化建设和国民经济建设。 

  正当王守武为发展我国半导体科学事业大显身手、全力以赴地奉献自己的聪明才智时,文化大革命开始了。王守武虽然处于被监督劳动的屈辱境地,但他对所从事的科学事业毫不忘情。在解除了领导职务的情况下,他留在研究室帮助改革工具,修理仪器。为了弥补激光器件研究室缺少分析激光特性手段的缺陷,他设计研制成功了激光发散角分布测试仪。 

  1968年春当时的科委领导点名要王守武紧急完成一项从越南战场运回的武器解剖任务。王守武毫不犹豫地登上了前往西安的航程。文革后期周恩来总理提出要重视基础理论研究号召。王守武面对半导体所的基础理论研究队伍已受到文革重摧残的困难局面,积极行动起来,着手基础理论的研究工作,开展了对新发现的耿氏器件中畴的雪崩弛豫振荡的深入研究。依据这项工作写成的论文,1975年在美国物理学会年会上宣读后,得到国外同行的好评,并在当年的《中国科学》杂志上发表。在这基础上他开始用计算机模拟技术,对耿氏器件中高场畴的动力学进行分析研究,取得了系列成果,发表了多篇论文。 

  粉碎四人帮,中国的科学事业枯木逢春。197710月绘制中国科学事业远景蓝图的全国自然科学学科规划会议在北京召开。以邓小平同志为首的党和国家领导人,在接见与会代表时特意向半导体科学工作者提出,一定要把大规模集成电路搞上去。党中央的关怀和指示又一次点燃了科学工作者心头为国争光的烈火。半导体所的科研人员开展了研制大规模集成电路的拼搏。 

  197810月中国科学院主要领导同志将王守武请到办公室,要他出马,改变现状,全面负责4千位的MOS随机存储器这一大规模集成电路的研究。王守武怀着为国争光的雄心壮志,一头扎进实验室,与科研人员朝夕相处,勇闯一条发展中国微电子技术的道路。 

  当时中国在集成电路的研究方面毫无基础,研制遇到很多艰难险阻。研制这种大规模集成电路,要在面积不到4毫米×4毫米的单元硅片上,经过40多道工序,制作出由一万一千多个晶体管、电阻、电容等元件构成的电子电路。如果单道工序的成品率达到95%,芯片的最终成品率也只有13%。要制作出样品,并有一定的成品率,谈何容易。 

  王守武从稳定工艺入手,跟着片子的流程,对工艺线的每道工序进行认真细致的检查,详尽地订出各自的操作规程。他先从研制难度不大的256位中规模集成电路入手,以检验工艺流程的稳定性和可靠性。当其成品率达到97%以上时,王守武才让投片试制4千位动态随机存储器。1979928,这种集成电路的批量成品率达20%以上,最高的达40%,为当时国内大规模集成电路研制中前所未有的最高水平。这一研制成果获得了中科院1979年科研成果一等奖。1980~1981年在王守武和林兰英的亲自指导下,又研制成功了16千位的大规模集成电路。这一重要成果荣获中科院1981年科研成果一等奖。 

  王守武的贡献受到人们的称颂,王守武的功绩也受到科学院、国家科委等上级领导的表扬。1979年底他荣获全国劳动模范的光荣称号。 

  1980年刚刚过完春节,上级要王守武去中国科学院109厂兼任厂长职务,开展4千位大规模集成电路的推广工作,从事提高成品率、降低成本的集成电路大生产实验。王守武一到109厂,就高标准地修改了厂房扩建工程的设计方案,用很少的资金、不太长的时间,就将老厂房改造成洁净度达100010000级并有一定湿控、温控的高净化标准厂房。中科院109厂的这条年产上百万块中、大规模集成电路的生产线,就这样在王守武的精心操持下宣布建成,其产品亦随之进入市场,并接受了众多用户的考验。1985年国内上百名专家齐集一堂,对王守武主持设计并建成的集成电路大生产实验线及其成果进行了技术鉴定。这一成果于1985年获中科院科技进步二等奖。 

  在用原有国产设备进行大生产实验的同时,王守武还领导并参与了另一条引进现代化集成电路中试生产线的建设。1988年这条生产线通过了国家计委、国家科委、电子工业部、北京市、中国科学院等有关部门的领导和国内著名专家的验收,并于1990年获中科院科技进步二等奖。 

  在王守武的倡议下,19861月上级将半导体所从事大规模集成电路研究的全套人马合并到109厂,组建中科院微电子中心。年事已高的王守武被任命为该中心的终身名誉主任。王守武自此离开现职,专事于学术研究工作。 

  王守武归国后的30年间,不仅在科研工作中为祖国作出了重大的贡献,还在教书育人方面奉献了自己的心血。王守武在完成国家任务的同时,还与同事一起开展了器件物理的基础研究工作,成果突出,相继发表了十余篇对激光器研究的学术论文,并培养了大批的学生。 

  1950年王守武举家从美国归国后,夫人葛修怀受聘到华北大学任教,主讲电工学。王守武也在该校承担了一年多的理论物理教学工作。后来,他夫人在去参加土改和分娩期间,她的电工学课程一直由王守武承担。 

  1958年由中国科学院院长郭沫若任校长的中国科技大学成立,王守武被聘任该校物理系(二系)副主任和半导体专业的主任,并为高年级学生讲授半导体物理()课程,直到1980年止。这期间学校半导体专业的教学内容和科研方向都由王守武安排和制订,包括安排学生去半导体研究所实习和做毕业论文。他的辛劳已结出丰硕的果实,他的学生不少现已成为半导体科技领域中的栋梁人才。 

  老年的王守武在颐养天年之余仍不忘祖国后代的培养。自200611月起,夫妻捐资40000元在湖北省鄂州市的泽林高中设立英才奖学金,专门奖励成绩优异、家境贫困的学子。 

  在中国半导体学界享有崇高威望的半导体物理学家、微电子学家王守武,把发展中国半导体科学事业视为已任,兢兢业业为之奋斗了一生。他远见卓识,富于开拓精神,勇于以 发展国民经济、增强综合国力为出发点,开拓新领域,夺取新成果;他对工作十分认真,一丝不苟,重视实践,讲究实效,严格按科学规律办事;他为人忠厚、诚实,待人温情、谦和;他作风民主,平易近人,无论是在学术讨论中,或做其他工作时,总是谦虚谨慎,平等待人,谈泊名利。他的为人和他的科学成果一样,赢得了人们的爱戴和敬重。    

  三、科学成就    

  1.研制成功中国第一只锗合金扩散晶体管     

  1957年在王守武和吴锡九的组织领导下,在中国科学院应用物理研究所半导体研究室开始了半导体锗材料与锗晶体管的研究工作。他亲自领导设计制造了中国第一台单晶炉,拉制成功了中国第一根锗单晶。研制成功了中国第一批锗合金结晶体管,并掌握了锗单晶中的掺杂技术。1958年在中国科学院109厂组织开展了锗高频晶体管的批量生产。到1959年底,为研制109乙型计算机的计算技术研究所,提供了12个品种、145千多只锗高频合金扩散晶体管,完成了该机所需的半导体器件的生产任务,及时为两弹一星任务提供了技术保证。    

  2.成立全国半导体测试中心    

  1962年锗、硅半导体材料和器件的生产在全国蓬勃发展起来,但是材料与器件质量的检测手段远不能适应客观需要。王守武依据国家科委的决定,在半导体所筹建全国半导体测试中心,并兼任该中心主任。他领导并参与了对半导体材料的电阻率、少数载流子寿命以及锗晶体管频率特性的标准测试方法的研究,建立了相应的标准测试系统。他创造性地提出了一种用触针分布电阻的光电导衰退来测量半导体中少数载流子寿命的新方法。测试中心建成后,经过全国评比,确立了它在国内的权威地位,并随之承担起了全国半导体材料与器件的参数测试中的仲裁任务。    

  3.研制成功中国第一只半导体激光器    

  1962年,美国宣布制成了第一只砷化镓半导体激光器。王守武于1963年在半导体所组建了激光器研究室,并兼任该研究室主任。王守武创新了一种砷化镓光学定向的新方法,大大加快了研制工作的进程,提高了各项工艺的成品率。在王守武的组织领导下,研究室于1964年元旦前夕,研制成功了我国第一只半导体激光器,仅比美国晚了2年。王守武还亲自指导并参与了激光通讯机和激光测距仪的研制工作。我国第一台激光通讯机可以在无连线的情况下,保密通话达3公里以上。王守武提出并设计了从噪声中提取信号的电路,使得激光测距仪的测距能力提高一倍以上。这些研究成果填补了国内空白,有力地支援了现代化建设和国民经济建设。   

  4研制4K16K位的DRAM大规模集成电路    

  1978年根据国家的重大需求,王守武承担了4千位的MOS随机存储器这一大规模集成电路的研制任务。他从稳定工艺入手,跟着片子的流程,对工艺线的每道工序进行认真细致的检查;对所用的仪器设备,一件件、一台台地认真检修、改造和革新;对所用超纯水、试剂、超纯气体、光刻胶、超微粒干版、版基玻璃等基础材料,都一一进行认真测试,使之达到所需的质量标准。1979928,经过投片,这种集成电路的批量成品率达20%以上,最高的达40%,为当时国内大规模集成电路研制中前所未有的最高水平。此后一年内,又研制出16千位的MOS随机存储器大规模集成电路。    

  5改建109厂,建成大规模集成电路生产线    

  1980年王守武兼任了中国科学院109厂厂长,承担了将4千位大规模集成电路的扩大生产工作。王守武高标准地修改了厂房扩建工程的设计方案,还用很大精力抓原有生产线的技术改造。他组织有关人员重新改造了通风、排气系统,完善了其他一些工艺设施。用很少的资金,不太长的时间,就将老厂房改造成洁净度达100010000级并有一定湿控、温控的高净化标准厂房。工厂改造以后,以一个电视机用的集成电路品种进行流片试生产,一次就取得了芯片成品率达50%以上的可喜成果。这是我国第一条靠自己力量建立的年产上百万块中、大规模集成电路的生产线。     

  6基础研究方面    

  除了完成国家任务以外,王守武还指导和亲自动手做了许多半导体器件和器件物理方面的基础研究工作,其代表性的有: 

  在半导体性能测试方面,提出用触针下分布电阻的光电导衰减来测量半导体中少数载流子寿命的方法,用双脉冲法测量锗、硅材料寿命方法,超高频频段内晶体管频率特性的测量方法等。 

  半导体异质结激光器性质的研究,如:AlGaAs/GaAs双异质结激光器低温负阻的研究,双异质结激光器的张弛振荡、本征自脉动和正弦调制行为等。 

  平面Gunn器件的研究,如:Gunn二极管中的雪崩弛豫振荡的研究,对Gunn器件中掺杂梯度引起的静止畴的计算机模拟,平面Gunn器件中静止畴的形成和转变的实验和计算机模拟等。 

  PNPN结构器件的研究,如:低阈值GaAs/AlGaAs PNPN负阻激光器,GaAs/AlGaAs PNPN激光器的自振荡频率特性,GaAs/GaAlAs PNPN负阻激光器的光开关、光双稳特性,半导体双稳激光器的稳定性分析,GaAs/GaAlAs半导体淬灭型双稳现象的实验研究等。 

  器件物理和器件设计的计算机模拟,如:用计算机模拟技术研究薄膜SOI结构中各部分的电势分布和载流子分布,双层多晶硅电极间隙势垒的两维数值模拟等。    

  四、王守武主要论著    

  王守武. 1956. 半导体的电子生伏打效应的理论. 物理学报, 12(1): 66. 

  王守武. 1958. 关于p-n合金结中少数载流子的注射理论. 物理学报, 14(1): 82. 

  王守武. 1963. 用触针下分布电阻的光电导衰退来测量半导体中少数载流子的寿命. 物理学报, 19(3): 176. 

  王守武, 庄蔚华, 彭怀德, 庄婉如等. 1965. 砷化镓p-n结的受激发射的光谱特性. 物理学报, 21(5): 1077. 

  王守武, 郑一阳, 刘朝中. 1975. 平面Gunn器件中的雪崩弛豫振荡. 中国科学, (6): 577. 

  王守武, 吴荣汉, 朱其高, 张权生, 李照银, 田慧良. 1979. 低阈值GaAs/GaAlAs PNPN负阻激光器. 电子学报, (3): 35. 

  王守武, 潘国雄, 王重云. 1980. Gunn器件中掺杂梯度引起的静止畴的计算机模拟. 半导体学报, 1(3): 204. 

  王守武, 顾纯学, 仲明, 庄婉如, 杨培生. 1982. (AlGa)As/GaAs DH激光器低温负阻的研究. 半导体学报, 3(5): 366. 

  Wang S W, Wu R H, Zhu Q G, Zhang Q S, Li Z Y, Tian H L. 1982. GaAs/GaAlAs p-n-p-n negative-resistance laser with low threshold current density. IEEE Proc, 129 I (6): 306. 

  王守武,郑一阳,郗小林,潘国雄,张进昌. 1983. 平面Gunn器件中静止畴的形成和转变. 半导体学报, 4(5): 422. 

  Wang S W, Zhang Q S, Li Z Y, Wu R H. 1985. Self-oscillation frequency characteristics of a GaAs/GaAlAs pn-pn laser. IEEE Proc, 132 (1) 

  王守武, 夏永伟, 孔令坤, 张冬萱. 1985. SOI结构中的薄体效应. 半导体学报, 6(3): 225. 

  王守武, 何乃明, 夏永伟. 1985. 双层多晶硅电极间隙势垒的两维分析. 半导体学报, 6(4): 393. 

  王守武, 王仲明. 1985. 双异质结半导体激光器在阶跃和正弦电流调制下的行为. 半导体学报, 6(6): 590. 

  王守武, 吴荣汉, 张权生, , 李照银. 1986. GaAs/GaAlAs pnpn负阻激光器中的光开关、光双稳特性. 半导体学报, 7(2): 147. 

  Wang S W, Wu R H, Zhang Q S, Hu D X. 1987. Optical bistability in a pnpn GaAs/GaAlAs laser diode. Solid-State Electronics, 30(1): 53. 

  Wang S W, Zhang Y Y, Xi X L, Zhang J C. 1987. Computer simulation and experimental observation of the transformation between stationary and transit domains in a gunn device. Modeling, Simulation & Control A AMSE Press, 9(3): 1. 

  Wang S W, Wang C M, Lin S M. 1987. Stability analysis of semiconductor bistable lasers. IEEE J. Quantum Electron, 23(6): 1933. 

  王守武. 1987. 大规模集成电路和短沟道效应. 物理, 16(5): 257. 

  王守武. 半导体器件研究与进展. 第一册. 北京:科学出版社.     

  主要参考文献    

  《王守武院士科研活动论著选集》编辑委员会. 1999. 王守武院士科研活动论著选集. 北京: 科学出版社. 

  王守武. 2006. 我国半导体科学技术发展历史的回顾//夏建白,陈辰嘉,何春藩主编. 自主创新之路. 北京: 科学出版社: 108. 

  王守武. 2006. MOS大规模集成电路的研制//夏建白, 陈辰嘉, 何春藩主编. 自主创新之路. 北京: 科学出版社: 211.     

  撰写者:     

  夏建白(1939~),中国科学院半导体研究所研究员、中国科学院院士。19621965年北京大学物理系研究生,导师为黄昆先生,1978年以后在中国科学院半导体研究所工作。 

  何春藩(1937~),中国科学院半导体研究所高级工程师(退休),曾任党委办公室主任、宣传科科长。 

 

  

  



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