张劲夫同志在1999年曾专门撰文记述关于中国科学院与“两弹一星”的回忆,文中动情地提到:“……第二代计算机出来了,晶体管的,科学院半导体所搞的。从美国回来搞半导体材料的林兰英,和科学家王守武、工程师王守觉两兄弟,是他们做的工作。第二代计算机,每秒数十万次,为氢弹的研制做了贡献。”
他口中提到的王守武和王守觉,是中科院少有的院士兄弟,同事们都亲切地称他们为“大王先生”和“小王先生”。
其中的“大王先生”王守武,是中国半导体科学奠基人之一,半导体器件物理学家。他组织筹建了中国第一个半导体研究室和全国半导体测试中心;创建了中国科学院半导体研究所和微电子研究所;在研究与开拓中国半导体材料、半导体器件、光电子器件及大规模集成电路等方面开创了我国很多个“第一”,做出了重要贡献,被人们誉为我国半导体研究的“拓荒者”。
王守武院士
诸位朋友,你们要救中国
王守武幼年时因为内向,不爱说话,甚至被家人认为有点儿笨。直到后来,他的学生还风趣地评价说“王老师是那种,我说一百句,他只回三句话的人”。
20世纪30年代初,王守武姐弟五人于上海(左起:王守瓈,王守融,王守武,王守元,王守觉)
虽然沉默寡言,但王守武好奇心和动手能力很强,脑袋里总是有很多奇思妙想,他16岁时就在校刊上发表了关于圆周率的论文,还在父亲的影响下学会了钳工、修理等技艺。童年的爱好也让王守武磨炼出精湛的动手能力,使他在后来科研工作中经常亲自动手修理、改良和调试各种设备,还因此被誉为“八级钳工科学家”。
1931年,王守武(右一)拍摄于上海
但更令人惊叹的,是他小小年纪就具有了爱国思想。
1930年,年仅11岁的王守武在《民智》报上发表文章:“诸位朋友,你们要救中国。你们要做中国的人。一定要大家尽责,大家负责。愿大家努力读书,努力前进。还愿将来努力救国,努力富国,努力强国。”
新中国一成立,刚刚在普渡大学获得博士学位并留校任教的王守武就带着妻女,带着几箱沉甸甸的科学仪器,搭乘轮船回到了祖国,同船抵达的还有90多位中国留学生。
1950年,王守武(第三排右二)一家在归国途中与同船回国留学生合影
“为祖国做点贡献”
刚刚进入中国科学院应用物理研究所工作,王守武就小试牛刀,紧急为抗美援朝前线的志愿军运输队设计出了一种特殊的车灯和与之配合使用的定向反射路标,使车灯的反射光定向射入司机眼中,既能让司机在夜间行车时看清道路,又不会被敌机发现,大大提高了志愿军前线运输的效率。
此后,王守武开始领导应用物理所电学组开展半导体研究。他很快意识到晶体管发明带来的信息技术变化的重大意义,并在电学组1956年工作计划中指出:“半导体放大器的进一步发展将全面地革新电子学设备的面貌,在国民经济上的意义极为重大。”
在我国制定的“1956—1967年国家十二年科学技术发展远景规划”中,半导体科学技术被中科院列为四大紧急措施之一。中科院半导体研究室随后成立,由王守武担任主任。
王守武亲自动手,设计出了国内第一台单晶炉,又带领团队拉制出了国内第一根锗单晶,使锗单晶能完全靠中国人自己的力量制造出来。
随后几年,半导体研究室继续取得丰硕成果:成功合成锗晶体管和金键二极管、拉制成功掺杂的锗晶体并完成我国锗单晶的实用化、拉制成功我国第一根硅单晶、成功研制我国第一只锗合金扩散高频晶体管。
锗高频晶体管研发出来以后,如何走出实验室,为国家建设发挥作用,是王守武极为关心的事。1958年,王守武创建了我国最早的一家生产晶体管的工厂——中国科学院109厂,从事锗高频晶体管的批量生产。为支持研制109乙型计算机,全厂人员在王守武带领下,克服了重重困难,共提供了12个品种、14.5万多只锗晶体管,圆满完成了生产任务。
1960年,王守武受命筹建中国科学院半导体研究所,并担任副所长,负责全所的科研业务管理和开拓分支学科等工作,由此开始了拓宽我国半导体科研领域和分支学科的新历程。开展半导体激光器的研制,就是这一阶段工作的重要成果之一。
1962年,美国用砷化镓半导体材料制成了第一只激光器,王守武敏锐地抓住时机,组织力量展开探索,并于1963年组建了半导体激光器研究室。他先后领导并参与了中国第一台半导体激光器的研制,实现半导体激光器的连续激射,并开展半导体负阻激光器以及激光应用的研究工作,为我国在这个领域的技术进步奠定了基础。他还亲自指导并参与了激光通信机和激光测距仪的研制工作,使这些研究成果填补了国内空白,支援了国防现代化和国民经济建设。
“做有用的东西”
1978年10月,王守武承担了研制大规模集成电路——4000位MOS随机存储器的工作。在面积不到4×4平方毫米的单元硅片上,制作出由1.1万多个晶体管、电阻、电容等元件构成的电子电路,难度在当时可想而知。
整个工艺流程有数十道工序,如果不细抠每一个环节,错误和误差累积起来,将导致项目完全失败。于是,王守武从稳定工艺入手,提出每道工序的完好率不低于95%,关键工序不低于99%的要求。为此,他先花了几个月时间组织团队逐一改进和稳定设备,再对原材料和试剂进行分析提纯,最终建立了一整套操作规程和管理制度,并要求严格执行。
1979年9月,经过王守武和同事们的不懈努力,大规模集成电路样品的成品率提高到了20%-40%,是当时国内大规模集成电路研制中的最高水平。
此后,他继续参与领导了集成电路大生产试验,从大规模集成电路实验室制备工艺探索,到工业生产中试线的安装、调试和生产,寒来暑往十多个春秋。
1979年,王守武先生在调试探针台
王守武因集成电路相关研究工作,两次获得中国科学院对科技成果颁发的一等奖表彰,并因提出“世界新技术革命和我国的对策”获国家科学技术进步奖二等奖。
1985年,中国科学院109厂“集成电路大生产试验鉴定会”(右一为王守武)
晚年的王守武仍然关注我国半导体发展,用心培养科技队伍。他在清华大学、北京大学、中国科学技术大学、复旦大学等多所高校任教,受邀与青年学生聊“如何做科研”时更是一反常态,滔滔不绝、有问必答。
临终时,节约简朴了一辈子的王守武“大大地花了一笔钱”:捐出所有存款,用500万元设立王守武奖学金。
当一个人人格富有的时候,是不会在意什么名和利的。
王守武在几十年的科研生涯中,以爱国求实、勇于创新、甘为人梯的实际行动,生动诠释了科学家精神,为后辈科技工作者树立了光辉榜样,兑现了幼年时许下的那一声声庄重诺言:“努力救国,努力富国,努力强国!”