黃昆:中國半導體的“一代宗師”

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來源:內容來自《中國檔案報》2025年2月21日 總第4253期 第三版,謝謝
原文作者:付長翠
文中轉載自:中國科學院半導體研究所
《中國檔案報》2025年2月21日
歲月無聲,檔案留痕。在中國科學院半導體研究所綜合檔案室裡,儲存著一件非常珍貴的實物檔案——2001年度國家最高科學技術獎證書,獲獎者黃昆。他是世界著名固體物理學家、半導體物理學家,是中國半導體物理學研究的開創者之一。曾任北京大學教授,中國科學院半導體研究所研究員、所長、名譽所長,中國物理學會理事長等。
今年是黃昆先生逝世20週年。在此之際,我們追憶往昔、銘記歷史,向先生致敬。
黃昆先生
成果豐碩  名揚國際
黃昆1919年出生於北京,1941年本科畢業於燕京大學物理系,1944年西南聯大研究生畢業,1945年作為“庚子賠款”留英公費生,成為布里斯托大學莫特教授的第一位中國研究生,並於1948年獲得博士學位。後歷任英國愛丁堡大學和利物浦大學博士後研究員。
在英留學期間,黃昆在固體物理(即現在統稱的凝聚態物理)研究方面取得了多項具有開創性意義的研究成果。1947年,他從理論上預言了與晶格中雜質有關的X光漫散射,後被稱為“黃散射”。這個理論在20世紀60年代獲實驗證實,“黃散射”已發展成為一種能直接研究固體中微觀缺陷的有效手段。1950年,黃昆與後來成為他妻子的里斯(A.Rhys,中文名李愛扶)合作建立了固體中多聲子躍遷理論,即“黃-里斯(Huang-Rhys)理論”,對於認識晶體的光學性質、電學性質以及雜質、缺陷對光電性質的影響等方面都具有重要的指導意義。同年,他首先提出了關於描述晶體中光學位移、宏觀電場與電極化三者關係的“黃昆方程”,並由此引申出電磁波與晶格振動的耦合,即後稱為“極化激元”的重要概念,對凝聚態物理和材料科學的發展產生了深遠影響。此外,1947年至1952年,他還與英國愛丁堡大學玻恩教授(1954年獲諾貝爾物理學獎)合作完成了世界上第一部晶格動力學的系統專著《晶格動力學理論》。該書自1954年問世以來,一再重印,至今仍是固體物理學領域的權威著作。玻恩在序言中指出,“黃昆博士堅信科學之主要目的在於社會應用”,“本書之最終形式和撰寫應基本上歸功於黃昆博士”。
報效祖國  深耕教學
“我們衷心還是覺得,中國有我們和沒有我們,makes a difference(有所不同)。”在給摯友楊振寧的信裡,黃昆這樣說。1951年,他懷著報效祖國、振興中華的殷切心情,毅然回到剛誕生不久的新中國,擔任北京大學物理系教授,開始了26年的教學生涯。
1956年,我國制定了“十二年科學技術發展規劃”,提出將發展半導體技術作為四項緊急措施之一。同年秋季,根據中央精神和教育部的決定,北京大學、復旦大學、廈門大學、東北人民大學(吉林大學前身)和南京大學聯合在北京大學物理系創辦了我國第一個半導體專業,即“五校聯合半導體物理專門化”。黃昆作為主要的建議人和組織者,任半導體教研室主任。為期兩年的“專門化”系統地培養出中國半導體專業的第一批畢業生200多名,他們成為我國半導體和積體電路事業的領軍人物、中堅力量。
黃昆認為,在中國培養一支科技隊伍的重要性,遠遠超過個人在學術上的成就。他全身心地投入一線教學中,對高等院校普通物理、固體物理和半導體物理的教學作出了不可替代的貢獻。他編著的《固體物理學》以及與謝希德教授合著的《半導體物理學》,是我國固體物理和半導體物理領域的經典教材,這些著作講解精闢透徹,一直是我國相關專業人員的必讀書籍。
重返科研  再創高峰
1977年,鄧小平點名,黃昆任中國科學院半導體研究所所長。擔任所長期間,他精心規劃、梳理方向,最佳化研究所科研佈局,重新組織科研隊伍,重視青年人才選拔培養和半導體學科建設,建立了半導體物理研究團隊,為半導體研究所帶來了重視基礎研究的新風尚。在他的大力倡導和推動下,半導體研究所組建了半導體超晶格國家重點實驗室。該實驗室在“八五”“九五”和“十一五”期間一直主持國家攀登計劃、國家重點基礎研究發展計劃(973)專案,為促進超晶格材料生長和研究、器件研製以及光電器件產業化作出了重要貢獻,使我國在半導體前沿研究領域進入國際前列。
同時,黃昆又重新投身科研第一線,針對多聲子無輻射躍遷理論重新開展了研究,澄清了國際上30年來圍繞無輻射躍遷理論發展而出現的混亂,為靜態耦合計算提供了理論上的依據。在20世紀80年代初,他首先倡議開展半導體超晶格和微結構的研究,並在電子態和聲子模等領域開展了卓有成效的系統研究,“黃-朱模型”便是其中的傑出成果。由這個模型得出的結果澄清了超晶格光學模的一系列基本問題,被國際學術界廣泛認可和應用,並在多本國外專著及研究生教材中有整節介紹。
黃昆科研手記(部分)(中國科學院半導體研究所綜合檔案室藏)
治學之道  唯實唯先
從“黃散射”到“黃昆方程”,從“黃-里斯理論”到《晶格動力學理論》,以至“黃-朱模型”,黃昆在固體物理學發展史上建樹了一座座豐碑。為表彰他在固體物理學領域所作出的傑出成就和貢獻,黃昆先後被授予1995年度何梁何利基金科學與技術成就獎、1995年度陳嘉庚數理科學獎和2001年度國家最高科學技術獎。
黃昆榮獲的2001年度國家最高科學技術獎證書
(中國科學院半導體研究所綜合檔案室藏)
面對這些榮譽,黃昆說:“我是一個普通的科學工作者,沒有什麼神奇和驚人的地方。”他認為,之所以能獲得一些成績,主要在於“勤于思考、堅持工作”。他把自己多年的治學經驗歸結為兩條:一是“學習知識不是越多越好,越深越好,而是應當與自己駕馭知識的能力相匹配”;二是“對於創造知識,就是要在科研工作中有所作為,真正做出點有價值的研究成果。為此,要做到三個‘善於’,即要善於發現和提出問題;要善於提出模型或方法去解決問題;還要善於作出最重要、最有意義的結論。”
在學術誠信上,黃昆亦是典範。他在研究集體內是提倡和發揚學術民主的楷模,討論問題時,從不以權威自居,平等待人。年輕人的工作在其指導下出了成果,只要主要工作不是他親自做的,絕不同意在論文上署名。例如,《超晶格中的光學聲子》一文是基於他1950年的一個模型做的研究,其間,他雖多次參加討論,並對初稿進行了多次仔細修改,但最後卻在自己名字上打了一個叉,拒絕署名。他認為,自己沒有做具體研究。
黃昆修改的《超晶格中的光學聲子》論文(部分)
(中國科學院半導體研究所綜合檔案室藏)
2002年度《感動中國》寫給黃昆的頒獎詞是:“他一生都在科學的世界裡探求真諦,一生都在默默地傳遞著知識的薪火,面對名利的起落,他處之淡然。他不僅以自己嚴謹和勤奮的科學態度在科學的領域裡為人類的進步做出卓越的貢獻,更以淡泊名利和率真的人生態度詮釋了一個科學家的人格本質。”
大師已去,風範永存。
END
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