編者按:有志者,事竟成;中國芯,中國造!早在新中國成立初期,我國莆田籍著名半導體材料學家、物理學家林蘭英,不畏艱難,奮力攻堅,帶領科研團隊創造了半導體研發領域的多個「中國第一」,趕上世界前列水平。今天,整理林蘭英的若干事跡,深情追憶這位為中國半導體行業做出突出貢獻的老一輩科學家的愛國情懷,旨在激勵中華兒女迎難而上,自力更生,持續創新,早日打贏晶片之戰,創造中國芯的輝煌,擁抱國產晶片「芯芯」向榮的明天。
讓我們一起為中國加油,為中國夢加油!
1918年2月7日,農曆丁巳年十二月二十六日,她誕生在明代嘉靖年間的南京御史、清官林潤故居里。林蘭英的降生,給位於莆田城裡下務巷林宅大院的上空濛上了一層陰影。在莆田這個「文獻名邦」「海濱鄒魯」,孔孟之道氛圍濃厚,何況林宅大院,人們最關注的是添「丁」,熱切希望生個男孩,而林蘭英偏偏是個女孩,同樣是女人的祖母說:「沒用的東西」。
這個「沒用的東西」頂著世俗沉重的壓力,衝破重重阻力,頑強地生長了。經過一番絕食鬥爭,家人最終批准林蘭英上了礪青小學。後來保送進入礪青中學。而後又以優異的成績,考入省立莆田中學高中部,成了當時高一年段唯一的一名女生。一年後她轉學到咸益女子中學,成績一直名列前茅。
1936年,林蘭英又以優異的成績考入了福建協和大學,當時整個莆田縣,女大學生屈指可數。這次,林宅大院充滿了喜慶氣氛,當年「沒用的東西」成了林家的寵兒,母親格外高興,過去一切的委屈、忍辱負重化為烏有,為自己生了個女大學生而感到自豪。
大學畢業後,林蘭英留校任教。由於表現優異,她獲得極為難得的出國留學機會。留學期間,導師非常賞識她,要推薦她去芝加哥大學攻讀數學博士學位。但經過深思熟慮之後,林蘭英認為,當時貧窮落後的祖國,最為需要、最為適用的,還是物理。想想看,天上飛的,地下跑的,水中「游」的,乃至修一座高樓,建一座城市,都與物理密切相關。對祖國飽含深情的林蘭英強烈覺得,自己不應是「想學什麼」,而應是「該學什麼」,一切服從祖國建設事業的迫切需要!
於是,林蘭英毅然謝絕教授的好意,中斷了在數學王國的快樂遨遊,於1949年秋,前往賓大研究院,致力於固體物理學的研究。適逢美國貝爾實驗室的物理學家運用固體物理理論解釋了半導體現象,並與冶金技術結合,製成了世界上第一塊半導體鍺單晶,這事轟動了全世界。正在學習固體物理的林蘭英,敏銳發現這項研究對國家戰略的巨大意義,鄭重開始了對半導體材料的研究。
時光冉冉,歲月悠悠。經過五年的刻苦攻讀,1955年夏,林蘭英成為賓夕法尼亞大學建校115年來的第一位中國博士,也是該校有史以來的第一位女博士。之後,她被聘為從事半導體科研工作的索菲尼亞公司高級工程師。她超人的智慧和埋頭苦幹的精神,受到公司上下的一致讚揚。正是靠林蘭英傑出的科學分析指導,公司成功造出了第一根矽單晶。不久,又為公司申報了兩項專利。同時,她的論文,也陸續在權威學術期刊上發表,公司三次提高她的年薪,另一家半導體公司更是開出更高的價錢,想挖走林蘭英。面對種種優惠條件和常人夢寐以求的誘惑,林蘭英頭腦冷靜,不為所動。「梁園雖好,非久居之鄉」,一個個寧靜的異國之夜,這位從壺山蘭水間走向太平洋彼岸的東方女子,她想念莆田下務巷那個大院了,她想念祖父祖母愛的嘮叨了,她想念爸爸媽媽弟弟妹妹了,她想念貧窮落後而親愛的祖國了,她想歸去來兮了。
懷著對祖國和人民的無限熱愛,懷著建設新中國的強烈願望,林蘭英決心放棄國外優越的科學實驗條件和優厚的物質生活待遇。一個強烈的念頭,占據了她的頭腦:衝破重重阻撓,回到魂牽夢縈的祖國,投身祖國科學技術研究事業!
幾經周折抗爭,1957年1月29日,林蘭英乘坐的客輪安抵香港。在國務院辦公廳精心周密安排下,她踏上了深圳羅湖橋頭,回到了祖國懷抱。這位浪跡天涯的遊子,終於眼含熱淚回家了。親人團聚,林蘭英百感交集,盡情地享受濃濃的親情,如饑似渴地品嘗家鄉的菜肴,貪婪地飽覽久違的廣化寺、梅峰寺、石室岩、木蘭陂、媽祖廟……
然而,林蘭英是屬於全中國的。不久,她就離家北上,就像當年赴美求學時一樣,她仍由弟弟林文豪陪同,經上海赴北京,前往中國科學院物理所工作。工作才一星期,林蘭英就得了急性腹膜炎,動了手術。此事驚動了周恩來總理,她一上手術台,日理萬機的周總理親自打去電話,指示醫院「只能治好,不能出意外」,並強調這是一項政治任務。林蘭英知道後,頓時熱淚盈眶。後來她又知道,從她交涉回國起,直至安排工作,始終是在周總理的關懷下進行。總理的人格,深深震撼著林蘭英。她決心以總理為楷模,拚命工作,報效祖國和人民。
剛回國時,面對簡陋的實驗條件、微薄的科研經費,她沒有灰心,仍然對科研工作充滿信心。她說:「我們要有民族自尊心、愛國心、高度責任感,敢於向世界水平衝擊」,「要有自力更生精神,有敢於走自己道路的勇氣」。
林蘭英院士胸懷大志,腳踏實地,堅忍不拔,勇攀科學高峰。她不僅勤奮、紮實、深入地學習和鑽研數學、物理等學科理論,更重視實踐,並在實踐中不斷探索。她在向科學進軍的崎嶇道路上,不畏艱難險阻,奮勇當先。她曾說過:「我們科學工作者,不怕起點低,只要有信心、有毅力去研究,以科學的態度對待科學的問題,一定能如願以償,做出高水平的研究成果來。」在她的指導和組織下,她和同事們創造出許多個「中國第一」:中國第一根矽單晶、第一台高壓單晶爐、第一片單異質結 SOI 外延材料、第一根 GAP 半晶、第一片雙異質結 SOI 外延材料……
1957年,林蘭英和同事們拉製成功中國第一根鍺單晶;1958年初,中國的半導體收音機誕生了;那年國慶前夕,又研製成功了中國第一根矽單晶;1962年,拉製成功砷化鎵單晶;1964年,砷化鎵二級管雷射器問世;1987年,林蘭英和同事們又異想天開,利用衛星拉製成功了兩塊太空砷化鎵單晶,這一「國際領先」的科研成果,受到全世界科學家的關注,林蘭英由此贏得「太空材料之母」的桂冠。
作家鄭國賢在長篇報告文學《林蘭英院士》中,這樣描述林蘭英研製中國第一根矽單晶時的特殊感受——
……就在北京城大街小巷高音喇叭轟鳴,人們唱著雄壯的進行曲,邁著歡快的步伐「大躍進」的時候,林蘭英正為急需的試驗物資「氬氣」的短缺而苦惱萬分。
製備矽單晶的工藝中,氬氣是很重要的一種惰性氣體。為了防止氧化物等雜質在高溫加熱時產生對提拉單晶的沾染,進而影響單晶的質量,在製備矽單晶的工藝中,都是以氬氣充當爐膛的保護氣體。可是,這種氣體在國內還不能生產,它又被列在西方國家對我國實行禁運的名單上。
那些日子,林蘭英寢不寧、食無味,走在路上都在思索「氬氣」的問題。有幾次,她下班乘坐公共汽車,都過了好幾個站,她竟然毫無發覺;在家裡的飯桌前,母親把飯端放在她的的面前,她陷入遐思,都忘了提起筷子……母親看著她一動不動,忍不住抓起筷子,把她「敲醒」:「飯都快涼了,等下吃下去胃又不舒服;吃過飯再想也不遲!
她終於想出了應對的辦法,決定採用抽高真空的手段進行拉制。這個大膽的設想經過小心求證,理論上被認為是可行的。同事們一致認為可以進行試驗。
「摸著石頭過河。」這句二十多年後的名言成了當年這些科學工作者的行為指南。他們小心翼翼地守候在單晶爐旁,穿著白大褂,就像等待新生兒降生的白衣天使。
由於長春出品的矽多晶氧化物多,矽加熱沸騰起來後就停不下來——只有沸騰停息後才能進行拉制矽單晶的操作。
林蘭英和同伴們耐心地等候,有時整整守候了一天一夜也不見沸止。大家三餐飯都在辦公室吃,睏了就伏在桌上打個盹……
那段時間,長春方面抱怨是北京方面沒有弄好;北京這邊則抱怨矽多晶質量差。林蘭英說,抱怨不是辦法,辦法是找出原因,「氬氣」就是他們找出的重要原因。
經過無數次的失敗和挫折,他們終於使爐膛的真空度達到了拉制單晶所需的最起碼的數值要求。
拉制矽單晶的時刻終於來到了。……
閉合開關,升溫、熔化。多晶體在逐漸變化顏色……
牆上的掛鐘在「嘀嘀嗒嗒」地響著,那是時間的腳步聲,在那幾個小時里,林蘭英和她的同事們的心穿越在時空無限的隧道中,一切仿佛都永無盡頭……他們的軀體卻像是僵化不動的。
林蘭英戴著黑色的護目鏡,一動不動地俯在觀察孔前,目不轉睛地觀察著晶體的熔變、蒸騰,那烏亮的光澤急劇地抖動著,金光閃爍……她感到自己胸腔里的那顆心也像跳進了爐腔之中,熊熊燃燒……
……它開始凝結了。那絕妙的對稱按照林蘭英頭腦的預計迅速地排列組合著,新的物質就這樣在令人激動和不安中誕生。每個人的面部表情都定格在同一內容——漫長等待之後的舒緩和放鬆。
當那根長八厘米、直徑二英寸、烏黑鋥亮的圓柱體呈現在人們面前時,黎明的曙光照耀在大家的臉上。
成功了!
這是中國的第一根矽單晶!
憑藉驕人的業績,林蘭英四次獲中科院科技進步獎一等獎,兩次獲國家科技進步二、三等獎,1996年獲何梁何利科技進步獎,1998年獲霍英東成就獎。她的工作,她的激情,極大推進了我國半導體材料的研究高度,為微電子和光電子學的發展奠定了基礎,為我國太空事業做出了巨大貢獻。林蘭英高度重視人才的培育,培養了包括吳德馨、王占元兩位院士在內的大批優秀科研工作者。
這位九牧林氏——曾經誕生了世界和平女神林默娘(媽祖)、三一教主林兆恩、民族英雄林則徐等一大批彪炳史冊的林氏家族——的傑出女性,她創造了一個又一個高精尖科技成果,鮮艷的五星紅旗一次又一次在國際科技「奧運會」上升起,林蘭英為祖國和人民贏得了殊榮。中央電視台「東方之子」欄目專題報道了她,報刊、電台也不斷介紹她光彩照人的事跡和傑出的貢獻。她受到了三代中央領導人的關懷和接見,受到全國人民包括莆田父老鄉親們的深情愛戴。
2003年3月4日,林蘭英院士帶著拳拳赤子之心,帶著對我國半導體科學事業的不懈追求,也帶著我們無盡的哀思與眷戀離去了。她開創的半導體科學事業,將繼續服務於人民,服務於社會主義現代化建設。她崇高的思想品質,將激勵著一代代中華兒女奮發圖強,攻克難關,譜寫半導體晶片研發的壯歌,為早日實現中國夢加油助威!