記者去到陳星弼的家時(shí),他的家人正清點(diǎn)著陳星弼生前留下的論文手稿、書籍教參,準(zhǔn)備移交電子科技大學(xué)檔案館。泛黃紙張上密密麻麻的運(yùn)算符號,書中有些褪色的勾勾畫畫,似乎還能依稀感受到陳星弼生前坐在書桌前思考問題的樣子。
“科研需要你將所有精力時(shí)間投入其中,只有不停地想,吃飯、走路的時(shí)間都不放過,才有可能在一剎那突然想出來。”作為我國第一批學(xué)習(xí)及從事半導(dǎo)體科技的人員之一,陳星弼生命里每時(shí)每刻都不停為半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究作著思考。
近日,這位半導(dǎo)體功率器件領(lǐng)路人終究停止了對科學(xué)一生的思考,享年89歲。
雜學(xué)旁收初嶄頭角
1952年,陳星弼從同濟(jì)大學(xué)電機(jī)系畢業(yè)后,先后到廈門大學(xué)電機(jī)系、南京工學(xué)院無線電系擔(dān)任助教,輔導(dǎo)電工基礎(chǔ)課。
1956年,陳星弼被指定到新成立的成都電訊工程學(xué)院工作。那時(shí),我國半導(dǎo)體科研事業(yè)剛剛起步,陳星弼敏銳捕捉到半導(dǎo)體這一新方向。面對同事對新專業(yè)的質(zhì)疑,他依然決心更換專業(yè),北上中國科學(xué)院應(yīng)用物理研究所進(jìn)修半導(dǎo)體。
雖然是從未接觸過的領(lǐng)域,但陳星弼向來熱愛近代物理,又喜歡“旁門別類”,在專業(yè)上“雜學(xué)旁收”,通過從物理系四大力學(xué)到半導(dǎo)體相關(guān)專業(yè)課一一自學(xué),他逐漸入了門徑。
在中科院進(jìn)修期間,陳星弼逐漸被漂移晶體管這一新興事務(wù)所吸引。利用假期的空閑時(shí)間,陳星弼開始推導(dǎo)漂移晶體管。不久,憑借扎實(shí)的電工基礎(chǔ),他的第一篇論文《關(guān)于半導(dǎo)體漂移三極管在飽和區(qū)工作時(shí)的儲存時(shí)間問題》很快在《物理學(xué)報(bào)》發(fā)表,在國際上最早對漂移晶體管存貯時(shí)間問題作系統(tǒng)的理論分析。
1969年,陳星弼被派到773廠支援研制氧化鉛攝像管。一次,他通過該廠資料所的人獲知,貝爾實(shí)驗(yàn)室正在研制硅靶攝像管。陳星弼馬上向?qū)W校相關(guān)負(fù)責(zé)人提出研制硅靶攝像管的建議,這一項(xiàng)目得到省國防科委大力支持。研制小組成立后,他迅速展開理論論證,全組人經(jīng)過四個(gè)月艱苦奮戰(zhàn),研制出我國第一支硅靶攝像管。
“二次革命”引發(fā)潮流
20世紀(jì)50年代開始,由半導(dǎo)體微電子技術(shù)引起的“第一次電子革命”,讓信息時(shí)代隨之而來。80年代出現(xiàn)了VDMOS(垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管),但其導(dǎo)通電阻較高。經(jīng)過多年試驗(yàn),經(jīng)過多年試驗(yàn),陳星弼他通過改變功率管的結(jié)構(gòu),發(fā)明復(fù)合緩沖耐壓結(jié)構(gòu),現(xiàn)稱為超結(jié)器件。超結(jié)器件因其導(dǎo)通電阻低、易驅(qū)動、速度快的優(yōu)點(diǎn),很快被國際社會高度認(rèn)可和產(chǎn)業(yè)化。該技術(shù)的發(fā)明被國際學(xué)術(shù)界稱為“功率器件的新里程碑”,成果轉(zhuǎn)化市場規(guī)模每年超過10億美元。
中期,美國科學(xué)家提出,用微電子技術(shù)控制和利用電能的方法可稱為“第二次電子革命”。要讓功率管實(shí)現(xiàn)對電能的控制,就要實(shí)現(xiàn)開關(guān)的高靈敏、智能化,但是功率管要求耐高電壓而集成電路只能耐低電壓,國外不得不把兩者“隔離”,耗費(fèi)巨大成本。為啃下這塊硬骨頭,陳星弼自己出錢租仿真設(shè)備,不分晝夜地泡在實(shí)驗(yàn)室里,經(jīng)過多年試驗(yàn),他通過改變功率管的結(jié)構(gòu),成功發(fā)明復(fù)合緩沖耐壓結(jié)構(gòu),現(xiàn)稱為超結(jié)器件。超結(jié)器件因其導(dǎo)通電阻低、易驅(qū)動、速度快的優(yōu)點(diǎn),讓功率管能夠直接連到集成電路上最終發(fā)明出一種高壓集成技術(shù),使儀器不僅有“聰明的大腦”,還能做到“四肢發(fā)達(dá)”。
該技術(shù)的發(fā)明被國際學(xué)術(shù)界稱為“功率器件的新里程碑”。應(yīng)用該技術(shù)的工藝被改進(jìn)后,成本大大下降,成果轉(zhuǎn)化市場規(guī)模每年超過10億美元。
陳星弼并沒有停下探索的腳步,他對超結(jié)器件的缺陷耿耿于懷,隨后又研制了具有異型摻雜島耐壓結(jié)構(gòu)、新型表面耐壓層結(jié)構(gòu),對耐壓結(jié)構(gòu)不斷創(chuàng)新和改進(jìn)。陳星弼的幾項(xiàng)發(fā)明成為第二次電子革命的突破口。
因?qū)ξ覈β拾雽?dǎo)體領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn),1999年陳星弼當(dāng)選中國科學(xué)院院士。因?qū)Ω邏汗β蔒OSFET(金屬氧化物場效應(yīng)晶體管)理論與設(shè)計(jì)的卓越貢獻(xiàn),2015年陳星弼獲得國際功率半導(dǎo)體器件與集成電路年會(IEEE ISPSD)頒發(fā)的最高榮譽(yù)“國際功率半導(dǎo)體先驅(qū)獎”。
“陳老師在55歲后才迎來他科研的井噴期,他常說‘我很幸運(yùn),生逢其時(shí)’。”陳星弼學(xué)生及摯友蔣臣琦回憶,他常常勉勵學(xué)生要久久為功,久旱逢甘露,做科研要一步一腳印而不能急功近利。
三尺講臺傾注丹心
“非常小的活頁紙,正反兩面都寫,提綱挈領(lǐng)。”學(xué)生劉清泰清楚地記得50多年前陳老師給他們上課時(shí)的小卡片。1959年,剛回到成都電訊工程學(xué)院的陳星弼給半導(dǎo)體材料與器件專業(yè)學(xué)生上《半導(dǎo)體物理》,他上課從不帶講稿,總是從身上摸出一張香煙盒大小的紙片,滔滔不絕地講起來。
走上講臺,將講授的內(nèi)容像流水一樣涓涓不息地淌出來,陳星弼對知識信手拈來的背后是他的勤奮。夜深人靜時(shí),他仍在紙上沙沙地寫著教案,想著什么內(nèi)容該講,旁枝末節(jié)過多會否沖淡主題,若不滿意就推翻重寫。滾瓜爛熟后,他才將厚厚的教材濃縮成幾頁小紙片。
除了專業(yè)知識,陳星弼還十分看重學(xué)生的文化素養(yǎng)。在一次開學(xué)典禮上,陳星弼要求每一位新生在大學(xué)期間記誦古文。他認(rèn)為要成為人才,不能只顧眼前的專業(yè),一定的文化底蘊(yùn)也必不可少。
陳星弼常常向?qū)W生復(fù)述馬克思的名言:“科學(xué)絕不是一種自私自利的享樂。有幸能夠致力于科學(xué)研究的人,首先應(yīng)該拿自己的學(xué)識為人類服務(wù)。”從實(shí)驗(yàn)室到三尺講臺,陳星弼把一生都獻(xiàn)給了他所熱愛的科學(xué)事業(yè)。(陶玉祥 記者 盛利)