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【中国科学报】王启明:我国半导体光电子事业的“启明星”

2018-05-15

王启明

1956年复旦物理系全体毕业生合影,最后一排右起第四位为王启明。

1957年,王启明在中科院应用物理所物理楼前留影。

1980年9月,在英国伦敦参加国际半导体激光会议后在牛津大学合影,左一为王启明。

1992年,王启明代表“863”专家组在瑞典与Linkorping大学电子工程系交换合作协议。

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。

勇挑重担,成为一所之长

如果说,从一个贫穷苦命的孩子成长为我国科学先驱,让人们感到很惊讶的话,那担任半导体所的所长则简直让王启明的同学难以置信。毕竟,无论是中学时代,还是大学时代,他的性格都很内敛,不爱说话,似乎也没有太强的组织能力,看起来与所长职位不太匹配。

但在1985年,王启明受命正式担任中科院半导体研究所所长。他不仅当了所长,而且事实证明,还是一名很受人爱戴、颇有建树的所长,甚至有许多半导体所的工作人员认为,王启明在任期间,是半导体所发展最好的阶段。他为人正直厚道、刚正不阿、待人友善、依法治所、所务公开,通过一系列措施,把半导体所经营得有声有色。

事实上,王启明担任所长期间,面临了很多巨大的困难。譬如就任之初,正逢我国科技体制改革,科研机构“皇粮”被废弃,半导体集成电路队伍被调出,一切都充满了不确定性,外部环境纷扰多变,内部人心动荡难安。

而摆在他这个新任所长面前的第一道难关,便是将位于市中心(东皇城根大取灯胡同9号)的半导体所搬迁至比较偏僻的近郊——今天的半导体研究所所在的海淀区北京林业大学校内,搬迁之事已拖拉了好些年,因为很多人就住在市中心,当时的交通又不便利。搬迁难度之大,远非一般人可以想象,其中涉及诸多动员、调配、协商问题,尤其是还要做到“搬迁科研两不误”。王启明花费了大量的心血来组织协调,才完成了搬迁。迁至新址的半导体所,科研条件大大改善,对其后来的发展,有十分重要的意义。

面对科研体制改革的风暴,王启明并没有被动等待,而是选择了“主动出击”。在不到一年的时间里,他带着领导班子多方听取专家意见,酝酿协商,最终确定了半导体所“一所两制三实体”的科研模式,即在半导体所全民所有制不变的条件下,在经营管理上,实行事业管理制和企业经营制,全所由联合研究中心、新技术开发中心、技术与条件服务公司三个实体组成。

同时,他们还提出以“材料为先导,物理为基础,器件与应用为突破口”的指导方针,充分发挥半导体所多年积累的综合优势。这一体制改革的总体设想,后来形成了有自我特色和明显优势的四大发展方向,即有机地把光电子领域内的开放实验室、基金课题、“863”项目、攻关任务这四大主流方向和积极的开发工作相结合,内联外补,逐步形成以基础和应用基础研究、材料、光电子器件和集成技术为主,直到建立高技术产业的一条龙体系。

从成立至今,中科院半导体所始终位于我国半导体科学技术领域的“国家队”,王启明把自己的青春和智慧奉献给了它和我国的半导体光电子事业。在这里,他从一名实习研究员开始,先后担任了课题组长、研究室副主任、主任、研究所副所长、研究所所长……他对半导体所的感情十分深厚,他曾撰文总结:“方向准确,部署有方,则兴;人才辈出,硕果累累,则旺。”

虽已暮年,仍有壮志雄心

1994年,已做了10年中科院半导体所所长的王启明任期将满,领导有意让他留任再干一届。当时他已年近花甲,考虑到领导班子急需年轻化,便婉言谢绝,决心“不带衣锦,解甲归田”。但他并未真正“归田”,而是回到了科研一线继续耕耘,开始了“第三次创业”。

这次,他没有继续研究已经取得显著成效的半导体激光器,而且选择了在当时学界尚不被认同的硅基光电子学,打算研制以硅为基底的激光器,这是一个世界级难题。半导体所的一些科研人员对王启明此举十分不解,不明白他为什么要去研究这个领域。但王启明认为,这是未来信息技术发展的必由之路。在经费困难、人员有限的情况下,他坚持不懈、一点点地推进工作。如今,硅基光电子学已成为国际公认的光电子发展方向,各种研究工作正全面展开、遍地开花结果,王启明的战略眼光可见一斑。

2012年,由于身体原因,王启明做了心脏支架手术。在病床上,他也没让自己闲着,写下总结10年所长生涯的小册子——《回顾中的感悟》。他说,他最期望的是能看到一个如联想集团般极具影响力的公司脱胎于半导体研究所。王启明十分重视科研成果的转化,他和他的团队还在河南仕佳光电子、泉州等地建立了院士工作站,直接指导科研成果转化工作。

哪怕岁月匆匆易逝,哪怕早已年逾古稀,这个精神矍铄的老人家,总有用不完的干劲和激情。每天,王启明仍习惯骑着自行车往来于住所与办公室,那个骑着老旧单车穿梭的身影,早已成了半导体所优美的风景线。有时同事和他聊天,说起年龄和身体时,他常有一句话挂嘴边:“总以为自己还是中年骨干,还能再干10年。”

诚然,作为我国半导体光电子学专家,王启明已经取得了很多令人瞩目的成就,他完全可以放下所有工作,安度晚年,但他偏偏不。面对赞誉,他说自己只是光电子学界一名老科技工作者,竭尽全力跑完一程,到站便将接力棒稳稳地交给后继者。这位低调的老科技工作者,在小小年纪就学会了苦中作乐,在面对科研工作时更是如此,毕竟科研生涯中取得新发展、新突破的快乐总是短暂的,更多时候是在默默耕耘、苦苦求索。

记得曾有采访者问王启明:“你一直在追求创新,最大的驱动力是什么?”他回答说:“责任能将知识最快地转化为工作能力。”正是那份比海还深的责任心、比山还高的使命感,以及强烈的科学献身精神,让王启明对科研事业始终兢兢业业,从不倦怠。他还曾说,做事,应该尽力而为,而不是量力而为。他就像夜空中那最明亮的启明星,把自己的一生都奉献给了我国的半导体光电子事业,燃烧自己,驱散了黑暗。

延伸阅读

我眼中的王启明老师

■成步文口述 薛春来访谈整理

我是在1992年来到半导体所的,随后在王启明院士的带领下开展工作二十余年,并在他的指导下攻读在职博士学位。王老师既是我的领导、同事,也是我的恩师,他对我的影响很大,对我的学业和事业的帮助也非常大。

其实,刚来王老师课题组里工作时,我对管理,特别是课题组的管理是没有多少经验的,是王老师教会了我如何来管理课题组。他曾说,要做好管理工作,首先就是要立好规章制度,所以后来当我接任课题组组长的时候,他就时常教导我,面对重要事情,先要立好规章制度,再按规章制度去办事、执行。他办事一定要程序正确,一定要按照规章来办,不能因为各种原因找借口来跳过程序。

我举一个简单的例子,是我当时考在职博士时的故事。我通过了考试,按照程序,成绩达标后要组织专家来进行面试,面试通过后才算正式录取。我当时在王老师的课题组里已经工作多年了,有的老师就说,这有什么好面试的啊,你已经在这工作多年了,就没有必要面试了,考试通过了就行了。王老师说,这不行,这是个程序问题,程序规定一定要有面试的。我记得当时他组织了三位老师,来给我面试。所以从这一点就能看出来,王老师办事是严格按照程序来的,非常讲究公平公正,这也是他在担任半导体研究所所长期间的办事准则。

除了对原则的极度认可外,王老师非常刻苦认真,不管办什么事情,都非常认真,这一点对我和我的同事们影响很大。他要写东西或者作学术报告等,都非常认真。王老师是年龄这么高的一个老院士,在我接触过的人里面,无论是同事和学生,我觉得他比我们很多人都要认真。在作报告前,他经常要反复练习,哪怕要讲的内容早已烂熟于心,他仍然要花很多精力去琢磨,他年轻时对事情很认真,到了年老时仍旧如此。

在生活中,王老师却是一个十分温和的长者,培养和指导学生是他日常工作的重要组成部分,对此他倾注了巨大的心血。指导学生,他总是亲力亲为,凭借他敏锐的目光和丰富的经验,他首先为学生选择确定的一个大的研究方向,但是又不过多地干涉学生的具体工作,非常注重培养学生的独立思考能力,放手让学生去做。而当学生遇到困难时,他总是抽出足够的时间与学生深入讨论,细心指点。他对待学生,非常宽容,从没有见他对学生发过脾气,万一有时学生做得确实不太合适,他也只是说道理,绝不训斥,但是效果却非常好。他培养的学生多次获得中科院院长特别奖和优秀奖,他也获得了院杰出贡献教师称号。我很幸运,能成为王老师的学生。

本版组稿负责人:张佳静

《中国科学报》 (2018-05-14 第8版 印刻)



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