李志堅(1928年5月1日-2011年5月2日),微電子學(xué)專家,中國科學(xué)院院士。出生于浙江寧波,1947年至1951年在浙江大學(xué)物理系學(xué)習(xí),獲學(xué)士學(xué)位,1953年至1958年在前蘇聯(lián)列寧格勒大學(xué)物理系留學(xué),獲副博士學(xué)位。1958年回國任教于清華大學(xué),為清華大學(xué)半導(dǎo)體專業(yè)的創(chuàng)立和發(fā)展傾注了畢生心血,是我國硅基半導(dǎo)體科學(xué)研究的奠基人和開創(chuàng)者。早在1950年代未,他就提出了以硅技術(shù)為半導(dǎo)體專業(yè)的主要研究方向;1970年代末,他又提出以CMOS集成微電子學(xué)為主要學(xué)術(shù)方向。這兩次學(xué)術(shù)方向的確立對我國的半導(dǎo)體事業(yè)和清華大學(xué)微電子學(xué)科的成功起步及持續(xù)發(fā)展有著極為重要的戰(zhàn)略意義。李志堅院士曾獲得一項國家發(fā)明獎、兩項國家科技進(jìn)步獎和多項部級科技進(jìn)步獎,曾獲得陳嘉庚信息科學(xué)獎、何梁何利科技進(jìn)步獎;1979年被評為北京市勞動模范和全國勞動模范,1984年被評為國家級有突出貢獻(xiàn)的專家,1991年當(dāng)選中國科學(xué)院院士。在50余年的教學(xué)科研中,培養(yǎng)了一大批活躍在國內(nèi)外微電子學(xué)領(lǐng)域的優(yōu)秀人才。
圖片來源于網(wǎng)絡(luò)
烽火少年,立志報國
1928年5月1日李志堅出生于浙江省鎮(zhèn)??h柴橋鎮(zhèn)(現(xiàn)浙江省寧波市北侖區(qū)柴橋街道),1934年就讀于柴橋小學(xué),1940年升入鎮(zhèn)海中學(xué)(建校于1911年)。
鎮(zhèn)海中學(xué)
根據(jù)鎮(zhèn)海中學(xué)的校記表明:1937年,抗日戰(zhàn)爭爆發(fā),敵機轟炸鎮(zhèn)海,學(xué)校遷至西門外渡駕橋回向寺。時,一年級為普通初中,二、三年級為商科,學(xué)生百余人。1939年8月,因戰(zhàn)火威脅,又遷校于柴橋瑞巖寺,改收普通初中新生,計三個學(xué)期。1940年,因當(dāng)時縣府指示,學(xué)校遷至莊市湯家廟。1941年4月19日,日寇入侵鎮(zhèn)??h城。清晨,師生得訊,倉猝星散,學(xué)校器具典籍盡損。
在戰(zhàn)火的威脅下,師生們總是要提心吊膽地提防著日軍的偷襲和轟炸,時常要進(jìn)行逃生準(zhǔn)備和演練。
李志堅在小學(xué)和中學(xué)時,因抗日戰(zhàn)爭幾度隨著學(xué)校在農(nóng)村和山區(qū)輾轉(zhuǎn)。盡管當(dāng)時生活環(huán)境極為惡劣,教學(xué)設(shè)施非常匱乏,但是大家卻不以為苦。李志堅原本應(yīng)無憂無慮的孩童時光卻因抗日戰(zhàn)爭的爆發(fā)被改寫。
李志堅目睹了日本侵略者的暴行,感受到國破山河在的苦難。戰(zhàn)亂時代的經(jīng)歷使他樹立了堅定不移的愛國報國思想,也培養(yǎng)了他百折不撓的意志?!拔槐拔锤彝鼞n國”的家國情懷,影響了他的一生。
本碩博緣結(jié)半導(dǎo)體
抗日戰(zhàn)爭結(jié)束后,回到鎮(zhèn)海中學(xué)再度學(xué)習(xí)一年的李志堅于1947年考取浙江大學(xué)(1897年創(chuàng)建求是書院,1928年定名為浙江大學(xué))物理系,在何增祿(1898年8月13日-1979年5月12日,1947—1952年任系主任)、束星北(1907年10月01日-1983年10月30日,1946年-1952年任教)、盧鶴紱(1914年6月7日-1997年2月13日,核物理學(xué)家)、王淦昌(1907年5月28日-1998年12月10日,中國科學(xué)院院士、核物理學(xué)家、中國核科學(xué)的奠基人和開拓者之一、“兩彈一星功勛獎?wù)隆鲍@得者)等當(dāng)時中國物理學(xué)界最優(yōu)秀的教授的引領(lǐng)下,走進(jìn)了物理學(xué)的殿堂。1951年大學(xué)畢業(yè)后被分配到同濟大學(xué)物理系任助教。1953年接到學(xué)校通知,要他前去北京俄專學(xué)習(xí)一年后留學(xué)蘇聯(lián)。就這樣,李志堅踏上了去前蘇聯(lián)求學(xué)的旅程。1953年9月,李志堅成為列寧格勒大學(xué)物理系學(xué)生。
1947年美國貝爾實驗室發(fā)明了半導(dǎo)體點接觸式晶體管,從而開創(chuàng)了人類的硅文明時代。李志堅到達(dá)列寧格勒大學(xué)時,前蘇聯(lián)的半導(dǎo)體研究也剛剛起步,師從當(dāng)時的物理學(xué)家亞歷山大·阿列克謝耶夫·列別捷夫(英文名Alexander Aleksyev Lebedev;俄文名Александр Алексиев Лебедев;1893年11月27日-1969年3月15日,1953年10月當(dāng)選蘇聯(lián)科學(xué)院院士)。列別捷夫在前蘇聯(lián)國防單位工作,同時在列寧格勒大學(xué)物理系兼教研室主任,他在做半導(dǎo)體研究時側(cè)重紅外夜視的半導(dǎo)體。目前在俄羅斯科學(xué)院還有以列別捷夫命名的物理研究所。
留學(xué)期間,李志堅克服了語言難關(guān),僅用半年時間就完成了導(dǎo)師規(guī)定的兩年學(xué)習(xí)任務(wù)(包括固體物理、量子力學(xué)等四、五門課程)。
李志堅在通過了相關(guān)課程的考試后,他的研究集中在紅外光電器件性能的改善和相關(guān)理論探索。得益于浙大物理系學(xué)習(xí)時練就的良好實驗技能,在實驗中自制了多項實驗工具,根據(jù)大量試驗結(jié)果,開創(chuàng)性地成功提出薄膜光導(dǎo)體的晶粒電子勢壘理論,完成關(guān)于CdS、CdSe薄膜的電子激發(fā)電導(dǎo)的畢業(yè)論文,以優(yōu)異的成績獲得了列寧格勒大學(xué)物理—數(shù)學(xué)科學(xué)副博士學(xué)位。
白手起家,開創(chuàng)硅基半導(dǎo)體研究
1958年2月,從列寧格勒大學(xué)留學(xué)回國的李志堅來到了清華大學(xué),參與到無線電電子學(xué)系半導(dǎo)體教研組的創(chuàng)建中。
當(dāng)時,中國半導(dǎo)體研究也剛剛起步。1950年,政務(wù)院批準(zhǔn)在重工業(yè)部組建電信工業(yè)局,中國電子工業(yè)開始進(jìn)入發(fā)展新階段。1956年,國家制定了《一九五六年至一九六七年科學(xué)發(fā)展遠(yuǎn)景規(guī)劃綱要》,根據(jù)國外發(fā)展電子元器件的進(jìn)程,提出了中國也要研究半導(dǎo)體科學(xué)。,把半導(dǎo)體技術(shù)列為國家四大緊急措施(計算技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、無線電電子學(xué)、自動學(xué)和遠(yuǎn)距離操縱技術(shù))之一。
為了落實國家提出的發(fā)展半導(dǎo)體器件,中國科學(xué)院應(yīng)用物理所首先舉辦了半導(dǎo)體器件短期培訓(xùn)班,請回國的半導(dǎo)體專家黃昆、吳錫九、黃敞、林蘭英、王守武、成眾志等講授半導(dǎo)體理論、晶體管制造技術(shù)和半導(dǎo)體線路。1956年暑期,在五所大學(xué)――北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、吉林大學(xué)、廈門大學(xué)和南京大學(xué)聯(lián)合在北京大學(xué)開辦了半導(dǎo)體物理專業(yè),共同培養(yǎng)第一批半導(dǎo)體人才。1957年畢業(yè)的第一批學(xué)生中有中國科學(xué)院院士王陽元、工程院院士許居衍和原電子工業(yè)部總工程師俞忠鈺。
為落實高教部在清華大學(xué)創(chuàng)辦包括半導(dǎo)體在內(nèi)的十個新專業(yè)的方案,加上前往北京大學(xué)半導(dǎo)體專業(yè)學(xué)習(xí)的曹培棟、張建人、莊同曾、金保生(離開到部隊研究所)、應(yīng)聯(lián)華(離開去無錫)、黃培中(離開到上海交通大學(xué))、俞魯棣和崔君(離開到天津大學(xué))等八員大將畢業(yè)回校,無線電電子學(xué)系半導(dǎo)體教研組于1957年9月正式成立。1958年2月,加入半導(dǎo)體教研組的李志堅主講“半導(dǎo)體物理”。
在創(chuàng)建過程中,人員匱乏,條件簡陋,李志堅邊授課、邊學(xué)習(xí)、邊建設(shè)、邊實驗,1959年在國內(nèi)首次用四氯化硅氫還原法獲得了純度高達(dá)“九個九”的高純多晶硅,拉出了國內(nèi)第一根鎢絲區(qū)熔單晶硅,研制出了PbS光敏電阻、SiC非線性電阻等,隨后在開發(fā)硅平面工藝的基礎(chǔ)上,研制出硅高反壓晶體管。
作為我國半導(dǎo)體學(xué)科的創(chuàng)立者之一,李志堅憑著自己敏銳的洞察力,提出了對半導(dǎo)體科學(xué)研究方向的預(yù)測。
1950年代未,鍺是當(dāng)時生產(chǎn)半導(dǎo)體的主要材料,在此背景下,李志堅獨辟蹊徑,帶領(lǐng)半導(dǎo)體教研組選擇專攻硅基半導(dǎo)體,準(zhǔn)確把握住集成電路發(fā)展的正確方向。1970年代末,他又提出以CMOS集成微電子學(xué)為主要學(xué)術(shù)方向。
這兩次學(xué)術(shù)方向的確立對我國的半導(dǎo)體事業(yè)和清華大學(xué)微電子學(xué)科的成功起步及持續(xù)發(fā)展有著極為重要的戰(zhàn)略意義。
攻艱克難,捍衛(wèi)國家信息安全
1969年,教研組一分為二,一部分留在北京專攻MOS電路,一部分去了綿陽分校專攻雙極電路。1978年綿陽的人員全部回到北京,1980年以原半導(dǎo)體教研組的人馬為班底組建了清華大學(xué)微電子所,并全力投入到大規(guī)模、超大規(guī)模集成技術(shù)及器件物理的研究中。
微電子所成立后,由于國外對中國半導(dǎo)體技術(shù)和設(shè)備實行禁運和控制,李志堅帶領(lǐng)大家在資金短缺的情況下,自主建立了國內(nèi)第一個可滿足集成電路生產(chǎn)要求的超凈車間和1.0-1.5微米CMOS前道工藝生產(chǎn)線,并研究開發(fā)了成套生產(chǎn)工藝(包括電路設(shè)計、工藝流水試制、測試分析),并成功購得荷蘭ASML生產(chǎn)的PAS2500光刻機臺(當(dāng)時荷蘭沒有對中國實行禁運)。
1990年11月研制成功具有我國獨立自主版權(quán),在性能指標(biāo)上達(dá)到世界先進(jìn)水平的1兆位(1M)漢字只讀存儲器(ROM)芯片,突破國外對先進(jìn)科技的禁運,滿足國家的戰(zhàn)略需求。1兆位漢字只讀存儲器芯片就是用點陣技術(shù)描述一個漢字,再由兩個芯片形成一級漢字庫,這樣會加快運算速度,這個成果后來推廣到了無錫華晶。
在參與我國第二代身份證專用集成電路的研制和制造中,李志堅克服了重重困難,向政府建言獻(xiàn)策,堅持“自主版權(quán),國內(nèi)生產(chǎn)”的基本原則,促進(jìn)了我國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,捍衛(wèi)了國家的信息安全。
桃李天下,春暉四方
從1958年學(xué)成回國,在其五十多年的從教生涯中,李志堅培養(yǎng)了眾多優(yōu)秀人才。他們中既有成績斐然的專業(yè)學(xué)者,如中國科學(xué)院微電子所的吳德馨院士、中國科學(xué)院半導(dǎo)體所的鄭厚植院士;也有業(yè)界精英,如展訊通信的共同創(chuàng)辦人并獲得國家科技進(jìn)步一等獎的陳大同博士。學(xué)生中很多已經(jīng)成為我國微電子學(xué)術(shù)界、教育界、產(chǎn)業(yè)界的骨干。
李志堅還是我國微電子專業(yè)最早的博士生導(dǎo)師。他指導(dǎo)的博士生鄒泉波的論文獲“首屆全國優(yōu)秀博士論文”,博士生馬玉濤的論文獲2003年“全國優(yōu)秀博士論文”。
作為清華大學(xué)微電子所的創(chuàng)建人,李志堅不僅對自己所培養(yǎng)的研究生事必躬親,而且對微電子所的教學(xué)工作也給予了細(xì)心關(guān)注,對許多年輕的教員給予有益的指點。
李志堅一直深受師生愛戴,因他在教學(xué)工作中突出貢獻(xiàn),獲得了2003年度清華大學(xué)“教書育人獎”。
后記
在“向科學(xué)進(jìn)軍”的號召下,正是在一批從海外回國的半導(dǎo)體學(xué)者帶領(lǐng)下,開始建立起中國自主的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。李志堅的一生與半導(dǎo)體密不可分。從1951年大學(xué)畢業(yè)后,其60年的學(xué)術(shù)生涯,是清華大學(xué)半導(dǎo)體學(xué)科創(chuàng)建和成長的縮影,是中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從無到有艱難前行的展現(xiàn)。