半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料,其广泛应用于集成电路、通信系统、大功率电源转换等领域,常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等。
近些年,大家耳熟能详的“华为芯片”,即是半导体元件之一。
而今天我们要讲的主角,便是与中国半导体事业息息相关的谢希德女士。
她是我国半导体物理学科和表面物理学科开创者之一,也是新中国成立后第一位大学女校长。
谢希德 1921年出生在福建泉州 父亲谢玉铭是“五四”时期的物理学家,曾经精确测定了氢原子光谱的结构,这在光谱学和量子电动力学发展史上具有重要意义。在父亲的熏陶下,谢希德对物理学产生了浓厚的兴趣。她小时候最爱逗留的地方就是父亲的书房,里边的书不管是否看得懂,她都爱翻开来读一读。越看,她知识越长进;越看,她求知的兴趣就越浓。因此打下了非常坚实的学习基础。
高中毕业后她以优异成绩考入湖南大学,可也就是在这时,她患上了股关节结核,在上个世纪30年代的时候,由于当时的医疗水平还不像现在那么发达,股关节结核还无法被治愈。无奈之下,谢希德不得不休学。
在卧床治病期间,她自学了大学英文、数学。在那些日子里,能读到曹天钦的来信是谢希德最快乐的事,他们是中学同学。她回忆道:天钦给我的信,除了谈学习情况和对我的关怀外,还有数学的题解,满纸的方程演算,这让我体会到了爱情。
4年后,她顽强地战胜了疾病,在经历了3次高考之后,终于踏进了大学的殿堂,考入厦门大学。1947年,毕业后的谢希德顺利考入美国史密斯女子文理学院攻读硕士,两年后又考入麻省理工学院攻读博士。
1952年的夏天,当谢希德在著名的麻省理工学院获得物理学博士学位的时候,与她青梅竹马的曹天钦也在剑桥毕业了,成为生物化学博士。
这对恋人便相约,要一起回到新生的祖国,为国家的科研事业尽一份自己的力。
但是因为朝鲜战争的爆发,美国政府宣布在美国留学的理工科中国学生一概不许回国,最后由曹天钦的导师李约瑟担保,谢希德才来到了英国,在这里,她和曹天钦结婚了。新婚是喜悦的,但更重要的,他们马上要从这里秘密回到祖国。
谢希德沉浸在对未来幸福和理想的憧憬中。
谢希德回国时,已经有知识分子的思想改造运动,有海外华人不理解,将之称作“洗脑筋”。而作为父亲的谢玉铭希望女儿有良好的科研环境,坚决反对她回国,但谢希德终究回来了,代价是父女从此断绝往来。后来的谢希德对这一时期内心的波折很少提及,只说“自古忠孝难以两全”。
费尽周折的归国路终于迎来了曙光,身后的日不落帝国虽然有种种诱人的条件,却挽留不住他们的赤子之心。
谢希德曾说:“这五年的留学经历,我觉得自己像一只大雁,在寒风萧瑟万木凋零的严冬不得不离开家园,如今春回大地,我要振翅飞回祖国故园,去耕耘,去奋斗。”
回国后,曹天钦到了中国科学院上海生理生化所,筹建中国人自己的生化实验室。
谢希德则来到复旦大学,担任物理系和数学系的基础教学,可她因当年的结核病落下腿疾,双腿不能弯曲,只能站着上课,但她笑称:“坐着讲课会影响讲课气氛”。
而她上课的氛围自然也极好。
王迅,复旦大学物理系教授,亦是谢希德回国后最早的学生之一,他回忆道:上谢先生的课,就是脑袋里好像一张张彩色的图出来了,上光学课的感觉是非常的形象生动。
他清晰地记得,50 年代前期的大学教材多是用苏联的,而谢希德则都是自己编写,为了不让学生忙于笔记而忽略听课的思考,她总是每堂课前人手一份地把讲义发给学生。
她一直是非常努力地上各种各样的课,凡是没有人上的课她去开,我们四年大学里面,从一年级到四年级她开过好多好多课了,她临产以前还在家里写讲义。
光学、力学、理论力学、量子力学、固体力学,谢希德开出了一门门课程。她对学生们是极其严格的,但这是由于她将自己的学生看作是年轻的同事以及科研的合作者。
新中国建立后,中国人迫切地需要用科学技术改变自己的落后,在那个向科学进军的年代里,谢希德全身心地响应国家号召,“迅速把世界科学最先进成就介绍进来,快速补足短缺而急需的门类”。
1956年,中国第一个半导体专门化培训班在北京大学成立,由北大的黄昆和复旦的谢希德共同主持,培养半导体人才。
在那个时候,原子能、半导体、计算机这三个领域是作为重点考虑发展的领导领域,电子设备的小型化是要靠半导体,这个趋势已经非常明显了。
两年后的1958年,黄昆和谢希德合著的《半导体物理》问世。就在这两年,伴随着成书的过程,还催生了中国第一枚单晶硅,第一块半导体材料,第一只晶体管。
根据复旦大学物理系教授叶令的回忆:后来在我们国家当中,半导体的许多中坚力量、人才都是那个时候北大那个班出来的。
实际上,哪怕是在国际上,半导体也是在1948年才拉开帷幕的学科,而在1956年后,中国的半导体事业竞在很短的时间内,便奇迹般地在中国遍地生花。
谢希德功不可没,她无疑是新中国半导体技术的奠基者。
投入半导体这项工作的时候,她和曹天钦的独生子只有五个月大,她对丈夫说,从此你要又当爹又当妈了。在北京大学的日子里,她只能拿着曹天钦寄来的儿子的照片,写信表达自己的母爱,一次,这位可爱的母亲在照片上发现儿子的鞋带松了,她便回信笑称丈夫失职了。
但是这样的生活随着大跃进和文革的到来被打破了,夫妻俩因为莫须有的问责被关进了牛棚。
她不能接触半导体科学研究,不能出席外单位邀请的学术会议,甚至连国内发行的科技刊物也剥夺了她订阅的权利。
可那时候邹剑秋先生(复旦大学原副校长)正跟她商量要搞低能核物理,这对国防是很有关系的,她准备把班子拉起来,房子都造好了。
而关押他们的牛棚也正是这间还来不及使用的低温实验室。他们被关押在牛棚整整九个月之久,期间,谢希德还被查出过癌症。
从牛棚出来后,她又被安排去打扫厕所,之后又将她分配到41工厂,让她做最没技术性的磨硅片的工作,可尽管如此,这位优秀的科学家居然通过查阅文献,改进了磨片和抛光两项工艺,并指出这可以提高半导体原件的质量。
这种情况一直持续到1972年。1972年曾经帮助他们回国的李约瑟在那一年应邀访华,他向周恩来提出要见见老朋友曹天钦。自此,夫妇俩的处境得到了改善。
他们又扎进了书堆,说要把丢失的时光找回来。
谢希德终于可以自在地接触文献资料了,这时的谢希德就开始为中国与国际科学技术的差距担忧了。1976年四人帮垮台,但就在长夜过后,科学的春天将要来到的时候,谢希德身上又一次发现了恶性肿瘤,她已不再年轻,化疗和药物的副作用常使她恶心呕吐,但她仍然拖着虚弱的身体,多学科地、立体地关注着世界的发展。
这时谢希德作了一个重大决定,将自己的学术方向从半导体转向表面物理研究,这一年她51岁。
表面物理是国际上全新的学科,当时国内一无所知,但它对钢材的耐腐蚀、新能源的开发、新材料工业、半导体器件工艺的改造和催化影响重大。
谢希德这一学术转型的社会价值,让人们联想到她在上世纪50年代对中国半导体学科的贡献。谢希德的话则很朴素,“理论结合实际是科学的首先要求”。
1983年,63岁的谢希德出任复旦大学校长一职。
当时,复旦发展的资源并不多,改革开放也是处起步的阶段,为搞好教学和科研,她倾全力让复旦开放,与国际交流。
改革开放后,谢希德为自己找了一个别人想不到的工作,就是为学生出国留学写推荐信,她像蔡元培等很多著名的教育家一样,把为学生写推荐信看作是重要的职责,她说,送学生出去,让知识回来。
当别人注重管理改革的时候,谢希德着重教学与科研的建设,当社会上一味强调竞争的时候,她写下了这样一篇文章,重申学术的重要性:我鼓励学科间的相互渗透,促使教师知识更新,不断打破原来各系、各学科的历史界限,建立了跨学科的研究中心或研究综合体,让各系不同学科专家相互配合,共同来完成某些大型的科研课题。
谢希德提出的这个理论,开创了复旦与世界交流、协作的道路,她以独特的魅力将复旦推向世界。国际媒体誉她为“中国的哈佛校长”。
两次获得诺贝尔奖的巴丁教授说,在中国科学界,谢女士是最有影响力的人。
晚年的谢希德是站着工作
的,因为腿疾双腿不能弯曲,她站着发送邮件,站着联系工作,直到有一天突发急性心衰和呼吸衰竭,谢希德再也站不起来了。
住院期间,谢希德仍停不下来,只在午间小憩半个小时。来探望她的人说,这哪儿像个病房,根本就是工作室和会客室。她却安慰别人说,我愿意忘记自己是个病人,那样我才会快乐。
她这一生,与癌症有过五次交锋,斗争了整整34年,不放弃,不言败,直至生命的最后一刻。
她,是谢希德,一个值得被所有人铭记的伟大女性。