林蘭英(1918年2月7日~2003年3月4日),福建莆田人,半導體材料科學家。1940年畢業於福建協和大學。1955年獲美國賓州大學博士學位。一直從事半導體材料科學研究工作,是我國半導體科學事業開拓者之一。開創了我國微重力半導體材料科學研究新領域,並在砷化鎵晶體太空生長和性質研究方面取得了令世人矚目的成績。1980年當選為中國科學院學部委員(院士)。
■王啟明
1957年初春,林蘭英懷著矢志報國的滿腔熱情,從大洋彼岸回到了日夜思念的祖國。最初,家鄉的高等學府——愛國僑胞陳嘉庚早年創辦的廈門大學有意留她在物理系任教,致力於半導體科研事業的發展。
這本是一個回報故鄉的契機,但新中國科技發展的宏業更需要她。1956年,在周恩來總理親自主持下,中央制定了「十二年國家科技發展規劃」,並著力採取緊急措施籌辦四個高技術研究所,中國科學院半導體研究所是其中最具基礎性的一個。
由於林蘭英留美期間在半導體學科領域打下深厚的研究基礎並取得卓越成就,經科學院提出,中央出面把她安排到北京中國科學院應用物理所的半導體研究室,接替洪朝生先生參與領導半導體材料研究。她滿腔熱情地接受了這項任務。
關愛後輩 言傳身教
那時,我剛從上海復旦大學畢業,被分配到半導體材料組,從事半導體鍺材料的高頻爐加熱區熔提純工作。
林蘭英先生上崗的第一天,就是到材料組實驗室實地考察了解我們的工作進展狀況。第一次見面,她的嚴謹認真給我留下很深印象。
當我向她報告提純的材料電阻率已接近本徵值時,她親自觀看了當時唯一一臺我們自己搭建的四探針測試裝置。雖然她對測試結果的可信度有所懷疑,但是她並不主觀臆測,而是尊重事實。她邀我到辦公室,給了我一根沉甸甸的鍺錠——這是她躲過美國海關,毅然帶回國內的珍貴禮品,讓我用自搭的四探針裝置測量出電阻率,然後向她報告。我從鍺錠的頭部測到尾部,把測出的電阻率分布匯報給她。她微笑著說:「行!對得上。」從此以後,林蘭英先生在工作上對我一直非常關愛和信任。
1957年10月,我患了A型肝炎,住院治療後有相當長一段恢復期,只能上半天班,短時間內無法參加材料提純和單晶製備工作。於是她精心安排我開展一些機動性較強的材料物理測試工作。「遷移率」在她心目中是判斷材料質量及其內部物理信息的重要參數。因為「遷移率」的大小及其隨外場的變化規律,反映出材料內部散射機制的本質。這也是她對我開展材料物理測試工作的一次考察與測驗。
1960年10月,半導體研究所正式成立,材料組擴大為半導體材料研究室。林蘭英先生擔任室主任,立即在材料研究室設立物理測試組,並指定由我主持材料物理測試組工作。在她和洪朝生先生的合作指導下,著手建立了液氫到室溫(15K~300K)變溫Hall係數和電導率測試系統,測試了鍺材料中遷移率的溫度變化特性,觀察雜質帶效應同時測試相應材料參數。
1961年秋,半導體所承擔了國家計委指派的任務,成立由時任副所長王守武先生兼任主任的「半導體材料與器件測試中心」。林蘭英先生創建的材料物理測試組全部劃歸測試中心,於是我離開了她的直接指導。
雖然我離開了材料研究室,但她對材料物理測試和我的工作一如既往地關懷。1964年,國外首次報導採用液相外延法生長優質薄層GaAs(砷化鎵)材料,由於高摻雜突變PN結的實現,使雷射器的閾值電流有了數量級的大幅下降。
在副所長王守武和室主任林蘭英的共同領導下,半導體所迅速在材料室和測試中心(後來的光電器件室)開展了GaAs優質材料的外延生長和雷射器件的研製。她尤其關注材料的質量與器件的關聯性研究,安排我開展對外延材料光致螢光譜的測試研究,每周一次的材料、器件研討會上,我都要向她報告測試分析和歸納的結果,經常得到她的肯定與鼓勵。
1980年,停止增選工作有23個年頭的中科院學部重新開始了委員(院士)的增補。她與許多知名科學家一起被增補為「文革」後的首批院士。隨後在技術科學學部成立了以林蘭英為組長的「半導體與微電子」專業小組,成員中除院士外,還擴大吸收了一些比較年輕的一線科學工作者。在林蘭英先生的關懷和培養下,我與電子部的俞忠鈺被提名擔任專業組秘書,從而使我有機會接受院士們深邃、嚴謹學風的薰陶。
1983年,黃昆先生辭去所長職務,領導班子換屆時,也是由於黃昆先生和林蘭英先生對我多年的關懷、培養和考查,在他們的提名推薦下,院領導任命我擔任了分管科技和外事的副所長,直到1985年接任所長。作為師長和前輩,林蘭英先生在我任職期間仍一如既往在工作實踐中考查、幫助、提醒和鼓勵我。
例如,「文革」後首次提拔研究員,是由所內幾位院士和所長(當時我還是副研究員)組成評議小組,經評議小組充分討論後,通過無記名投票方式選出。林蘭英先生很高興地對我說:「你是出於公心的」。
我當所長時,實驗樓內的辦公室就在林蘭英先生的隔壁,有機會經常串門,徵詢她的意見。她有了什麼想法,也會直接叫我過去研討指導。
在我半個世紀的成長曆程中,林蘭英先生那和藹、慈祥的教誨,那誨人不倦、諄諄教導、言傳身教、關愛後輩的品質,一直指引著我努力前進的方向。
敢於創新 勇於實踐
林蘭英先生不因循守舊,她胸懷大志,敢於創新,勇於實踐。她總是立足在科學和社會發展的前沿,不斷提出嶄新的思想和發展的目標。她和其他回國的半導體、微電子學界的前輩們一起,在剛起步不久的鍺電晶體的研製起點上,迅速作出轉向發展矽電晶體的決策。正因如此,我國的集成電路發展比當時的蘇聯更早、更快。
剛剛成立的半導體所研究人員並不多,經常有機會聆聽林蘭英先生談論對科學的暢想。在我的記憶中,雖然她對矽材料單晶的研製傾注了絕大部分心血,但對III-V族化合物半導體和稀土半導體的重要性也會經常提起。1960年出任材料研究室主任後,她立即組織了III-V族化合物半導體材料研究組,從物理所調來了許振嘉同志,並在第一線全面指導開展砷化物和磷化物的研究。
當時研究人員有限,有時為了突破某項技術障礙,她調動全室力量一起攻關,就連主持測試組工作的我也會臨時接到任務。她的敢想敢幹、善於組織、勇於突破的精神,給人留下了深刻的印象。
如果沒有當時對III-V族化合物材料的研製,那麼在1962年GaAs半導體雷射器問世之時,我們就無從趕上世界的發展潮流,勢必會失去我國半導體光電子發展的機遇。
林蘭英先生到所後,我多次聽她說起稀土半導體的研究。然而基於當時的技術條件,即便在發達的西方國家,這項研究也還無人問津。據說在北京大學黃昆先生的支持下,北京大學物理系的團隊曾在實驗中作過嘗試。稀磁半導體和稀土發光材料的研究,這些在當時被認為是不可思議的事情,今天正在變為現實。無疑,林蘭英和黃昆的創新思想超前了半個世紀。
林蘭英先生一直關注著本徵純度化合物材料的生長。當分子束外延技術(MBE)興起的時候,她考慮到源材料的元素純度將制約合成化合物晶體的純度極限。在她擔任半導體所副所長的上世紀70年代末,她參考質譜儀的磁偏轉原理,創新提出了用磁場分離不同荷質比元素離子,從而可在獲得高純淨組分元素離子束的基礎上進行合成外延生長,稱之為離子束外延生長(IBE)。此前,這項技術在國際上從未實現過。這一大膽設想得到中科院院領導的支持,她調動組織所內力量,親自掛帥出面聯繫與長沙某研究所合作,首次設計加工出複雜的雙束離子束外延生長系統。儘管離子束外延技術至今未能替代分子束外延的廣泛應用,但是一種創新思想的實現往往不是一帆風順,而是隨著時間的推移,呈螺旋式的發展。
半導體材料尤其是化合物材料,在地面上生長時由於重力場的牽引作用,組分的混合很難做到理想的均勻化,這就導致了由於組分失配產生的缺陷,影響材料質量。林蘭英先生基於她對材料生長動力學過程的深刻了解,從而在上世紀80年代開始對此予以極大關注,在科學院內外調兵遣將,組織了在返回式衛星上開展太空生長GaAs單晶的大膽實驗。
這一科學暢想當時也曾引起非議:「地面上沒做好,還花這麼大代價上天去做!」然而在國家相關部門和院領導的大力支持下,事實終於不負苦心人,得到了極低缺陷的太空生長的GaAs材料,驗證了生長動力學過程的準確性,同時也為日後獲得優質半導體新材料指出了方向。她的成功驚動了世界科學界。日本著名半導體材料物理學家兩澤潤一獲知中國製備太空GaAs單晶材料後,1988年秋專訪半導體所,特意帶來一件當時非常精緻的Sony小型磁帶錄音機,作為珍貴禮物送給林蘭英先生,同時提出希望能從林蘭英先生處得到一塊樣品,回去合作研究。當時林先生身在外地,我代她收下,並轉告兩澤先生的意願。林蘭英先生懷有強烈的愛國心,婉言拒絕,未予答應。雖然科學是沒有國界的,但是科學成果的應用則有極強的國家利益背景。林蘭英先生看重的不是「太空單晶之母」的榮譽,而是高於一切的民族氣節、國家利益。
儘管林蘭英先生有敏銳的洞察力和超前的科學思維,但是她一直教導從事材料研究的工作者要甘於寂寞,不趕潮流,潛心研究。她深知美國的科學技術之所以領先於世界,其重要因素之一,就是他們奠定了雄厚的材料科學基礎,材料科學的深入探究,新材料的不斷湧現,以最快的速度、最短的周期,促進著高新技術領先發展。可以說材料工作既屬前沿又是基礎,它優越的功能和不可替代的特性,往往只能在器件甚至功能模塊中才能展現出來。從某種意義上來說,材料研究又像是一種「墊底」的工作,其重要性很難直觀感觸到。如果沒有一支甘於寂寞、淡泊名利、無私奉獻的材料科研團隊,把材料的科研工作做深、做透、做新、做早,那麼國家科技實力的發展必將受制於人。
無私無畏 坦誠直言
林蘭英先生傾心於國家興旺、科技發展、團隊的壯大、競爭力的發揮,她用一顆赤膽忠心,鑄就了她無私無畏、坦誠直言的品質。
對她領導下的人員,她的要求是很嚴厲的,常有恨鐵不成鋼之意。無論在學風上還是工作態度上,乃至人際關係上,只要她覺察到有欠妥之處,她從不顧及情面,音容嚴肅,坦率批評,這為的是對同志對工作負責。而一旦她看到有些同志的工作有了突破,學風嚴謹,處事公正,她總是以長輩般慈祥的音容予以肯定和鼓勵,期望他再接再厲,更上一層樓。
對於同輩,她只要有想法和意見,不管是肯定還是反對,她也總是毫無顧慮,坦誠直言。但是她的直言並非脫口而出,而是經過了一番了解、斟酌和剖析之後的。因此大家對她的意見都很尊重,這在學部的討論會上表現得尤為突出。也正因如此,她在院士中享有崇高的威望。
以林蘭英先生坦誠直言的優秀品德,她多次入選全國人大常委會,國家需要她,人民需要她。她憂國憂民,經常提出一些中肯的建議甚至批評意見,受到國家領導的充分重視。
記得1992年江澤民總書記視察半導體所時召開的座談會上,林蘭英先生就國家對半導體集成電路的投入力度這一問題,坦率提出了尖銳的批評意見。這些寶貴的意見,大都為國家領導所理解和採納。林蘭英先生有很強的組織觀念,有話她在會上說,當面說,從不在無關場合議長論短。除此,她也非常重視傾聽群眾的不同呼聲和期望。
從這個意義上來說,她確是一位代表了人民的人大代表。
我和林蘭英先生在工作崗位上最後一次接觸,是2002年5月的一次研究生畢業論文答辯會上。因為這位學生由她指導從事SiGe(矽鍺)材料生長的研究,她知道我近10年一直著力於Si基光電子的研究,邀我作為答辯委員會的成員。那時,她肺部已發現有了問題,但她還一直堅持工作。會間她告訴我,醫生發現她腳部浮腫,走動已感不便,責令她不許再外出活動了。這遺憾地成為我們最後一次在崗位上的會面。
林蘭英先生住進協和醫院後,我第一次去探望時的情景記憶猶新。剛住院不久,那時她精神還很好,侃侃而談足有半個小時。她談到了超薄層材料的生長和抗輻照電路的發展,以及對青年人才培養的期望,唯獨沒有談及自己的身體健康。
後來她的病情又有發展,我最後一次探望是在2003年2月中旬去廈門出差之前。那時她已轉到急救病房,靠輸液管和輸氧管維持著生命。她已經說不了話了,但思維還很清楚。我用白紙寫上大字,隔著玻璃窗告訴她,我正要去廈門大學,幫他們開展半導體光子學實驗室的建設,完成她未竟的心願。她看了後,微微點頭會意。未曾料到,這竟是最後的一次見面。2003年3月4日,備受尊敬的林蘭英先生不幸與世長辭,對國家,對半導體事業無疑是一個沉痛的損失。
林蘭英先生已走了整整十年,無論是對國家,還是對科學院甚至半導體所和材料科學而言,十年的發展變化都是巨大的。雖然她未能親身為這輝煌的十年傾注心血、作出貢獻,但她的精神、她的身影、她的音容,都在永遠鼓舞著後人立志奮發、無私奉獻。
(作者系中國科學院院士、中科院半導體所原所長)
《中國科學報》 (2013-03-08 第6版 印刻)