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林兰英院士和她的科学贡献
——为悼念中国著名物理学家林兰英逝世而作
http://www.sciencehuman.com
科学人
网站 2004-06-18
作者：吴水清
（卢鹤绂格物研究所，中国科学院高能物理所 北京
100039）
一、与林兰英院士的交往
中国著名的半导体材料科学家、中国科学院院士、中国科学院半导体研究所研究员林兰英教授因病于2003年3月逝世了。消息传来，令我们十分震惊。在这悲痛的时刻，我代表卢鹤绂格物研究所致电中国科学院半导体所和林兰英院士治丧委员会，沉痛地表示：“惊悉中国著名的物理学家林兰英院士不幸逝世，我们感到极大地悲痛和难以平静地伤心。请你们代表我们卢鹤绂格物研究所海内外的所有科学家和朋友，向贵所和她的亲属表示最深沉地哀悼，并致以最真诚地慰问。
“想起和她交往的那些日子，我们再也无法相信这已经变成封存的历史了。她的待人品德，她的为学之道，她的追求卓越、进取创新的精神，始终是相识的或不相识的人们登攀科学高峰、致力于科教兴国伟大事业的力量源泉。她是中国科学界的一面闪光的旗帜，将永远亮丽地飘荡在我们思念者的心里！
“正如我在一篇记录她非凡贡献的文章中所说的那样，她是依靠自己的努力，‘将生命融入永恒’而成为‘科学群体中的佼佼者’。因此，她是永垂不朽的！
“所有的思念化着美丽的光环，与明月为舞，以清风为伴，盘旋在天堂的圣殿里，那是天长地久般祭奠。她永远活在我们大家的心里！为我们爱戴的林兰英院士，您安息吧。”[1]
我认识林兰英院士，最早于12年前，在我担任一家物理杂志主编的时候。因为根据中国科学院数理学部的安排，我们要在《中国物理学家》栏目介绍她，请她题字。不过几天，她寄来了题词：“大力普及现代物理知识
努力提高全民科学素质”。[2]也许正是在这样精神鼓舞下，我们在首届全国科技杂志评比中获得了大奖。从此，我们之间的联系就增多了。
最令我难忘的是，我已经离开我为之奋斗而付出了巨大心血的杂志多年了，又接到贵州人民出版社的邀请，担任《中国当代著名科学家故事》的主编之职。在我们选定的科学家名单里就有林兰英院士。当时她因胸部手术后，需要在家休养。大夫还强行规定：“不许进行任何与工作有关的阅读。”接到我写的《将生命融入永恒——记林兰英院士》一文后，她为了支持我这个不曾谋面的主编工作，不顾医生的忠告，认真看完了我的稿件，留下12处修改意见，还破例为我写了回信：“我本不愿意你们发表这篇文章，我觉得自己回国已快四十年了。虽然做了一些工作，但党对我的培养，是我终生难忘的。自己的贡献太少了。如果这篇文章能对青少年的爱国心、事业心有所帮助，我也就只好答应你们发表了。”[3]
读了林兰英院士的病中来信，心中油然产生对中国科学家更深的敬意。这也就是我坚持几十年写科学家而自己成为科普作家的原因和动力所在。当湖北《小学生天地》杂志要我为《院士的故事》栏目写稿时，正是一些出版社掀起编撰名人辞典成风的时候。这在社会上造成了负面影响。但林兰英院士为了支持我的工作，依旧热情应邀为全国的小朋友题词：“希望小朋友们学好本领，为建设祖国做好准备。”她给我的信，真诚地道出了她的苦衷：“你的热心，感动了我。我按你所写的，写上一张给你。一般国内的名人大辞典等办得太多，我就不给他们材料。我怕人宣传我。我认为自己的工作一般，不值得宣传。宣传多了，引起人的反感。但对小朋友写点话，是可以的。”[4]自然，这对我来说，是一个极大的安慰，更是永恒的鼓舞。对于她的逝世，我是很悲痛的。想起她生前对我的帮助和支持，我是无法忘怀的。她永远活在我的心里。
二、生平
林兰英院士生于1918年2月7日，福建莆田人。从初中到高中时期一连拿了12个第一名，成为家乡闻名的“女秀才”；1940年她毕业于福州协和大学物理系；1948年赴美国狄金逊学院攻读数学，第二年因成绩突出而荣获美国荣誉学会狄金逊分会颁发的铸有林兰英英文名字的金钥匙，并获得学士学位；1949年秋，去美国宾州大学学习固体物理，两年后获得硕士学位；1955年完成《离子晶体的缺陷研究》论文，获得通过后被授予固体物理学博士，成为该校历史上第一位女博士，并于这年11月就任索菲尼亚（Sylvania）公司高级工程师，为该公司研制出第一根硅单晶。归国后先后担任中国科学院半导体研究所研究员、中国科协副主席。1980年当选为中国科学院院士。她长期从事我国半导体科学事业，先后研制出中国第一根硅、锑化铟、砷化镓、磷化镓等单晶，为我国微电子和光电子学的发展奠定了基础，是这个领域的开拓者之一。她成功研制出无位错硅单晶，开创了区焙硅单晶制备和硅外延工艺，为我国第一颗人造卫星所用“硅太阳能电池”的制作提供了优质的硅单晶材料。她不仅为我国首次研制成功16千位、64千位大规模集成电路提供了新型硅单晶材料，还提出了“硅中新施主与微缺陷有关”的著名模型，这在国际上得到了承认。她所负责研制的高纯度汽相和液相外延材料达到了国际水平；她还开创了中国微重力半导体材料科学研究的新领域，并在砷化镓晶体太空生长和性质研究诸方面取得了举世瞩目的成就。[5]
三、科学贡献
林兰英院士在科学方面的贡献是很多的，主要有以下几点：
1、研制中国第一根单晶和第一台硅单晶炉
1957年4月，刚刚回国不久的林兰英院士，在“向科学进军”热潮影响下，与王守武研究员共同努力，精心研究出适合本国国情的单晶提拉工艺和单晶炉。在经历了无数次的失败，熬过了多少个不眠之夜，数月后终于成功地研制出我国第一根锗单晶。顾不得品尝成功的喜悦，他们又接受了国家下达的重要项目，为新建的半导体器件厂很快生产了质量优异的N型锗单晶和p型锗单晶各1千克。当国内缺乏氩做炉膛填充物时，她果断采用真空的办法给以解决，从而顺利地进行了硅单晶制备技术的研究。特别在研制N型硅单晶时，她独辟蹊径地找到合适的数学公式，研究出新的磷与硅的重量比。到底是天不负有心人，在1958年年底，我国第一根高性能硅单晶在林兰英院士领导下的科研群体里诞生了。
1959年1月，林兰英院士从前苏联讲学后，带回硅单晶炉图纸。针对图纸中炉体设计的毛病，她大胆地提出开门式单晶炉的方案，获得了有关部门的认可。经过两年日以继夜地连续作战，他们制造的中国第一台高水平的硅单晶炉在日本正式展出了，获得了新产品展览会奖，成了轰动一时的科技新闻。后来由北京机械学院生产了70台，畅销国内外，被人评论为：“这在我国硅材料发展史上，是件了不起的成就。”[6]
2、探索一系列单晶新材料
1960年，林兰英院士高屋建瓴地认识到研究硅外延工艺的战略意义，用她的全部心血去开创它。在从理论上找出硅外延层晶体缺陷的真正原因后，便进行硅外延层生长的实验研究。两年后，他们研制的以掺砷无位错硅单晶作衬底的硅外延材料，被用来制造2mm、3mm和4mm等多种频段硅雪崩二极管及其振荡器，这在遥感遥测、现代雷达和通讯事业中发挥了极为重要的作用。
1978年，林兰英院士为了发展我国大规模集成电路事业，欣然接受了《提高硅单晶质量的研究》这一国家科委下达的任务。她用了两年时间从机理和工艺方面彻底解决了硅单晶微缺陷的难题，不仅使直拉无位错无漩涡硅单晶的成品率上升到80%，而且大大降低了体层错密度，提高少数载流子的寿命。林兰英院士领导的这项成果获得了国家“六五”攻关奖。她所在的研究所采用这种新材料，为我国第一次研制出硅栅MOS随机存贮器这一16K位、64K位大规模集成电路。
早在1962年，林兰英院士采用了水平生长方法，研制出化合物半导体砷化镓新材料。历时11年的努力，她提出了外延生长法研制砷化镓单晶，以提高这类品种的质量。又经过3年的不懈努力，一套采用外延生长法而研制的Ga-AsCl3-N2系统以高密度、高强抗腐蚀性为特色而闻名于世。接着，他们研究了热力学和动力学这两种因素对砷化镓系统的影响，解决了热处理过程中出现的氧玷污的难题，找出了影响砷化镓纯度的重要因素，制定出富镓条件和抑制硅玷污的新工艺，终于在1981年成功地研制出高质量的气相外延砷化镓单晶。一位美国砷化镓材料专家，在分析比较美、日、德、中四国同样样片的参数结果，叹服中国的N型单晶材料在质量和纯度两方面都是最好的。国际半导体物理学界承认：只有中国一家能够生产p型砷化镓单晶材料。这在国际重要会议上产生了强烈的反响。
3、开辟太空生长砷化镓单晶的新途径
1986年2月，林兰英院士跟踪国际砷化镓单晶的研究动态，独立而果断地提出：在我国返回卫星上进行太空生长砷化镓单晶材料的研究，这是有效提高砷化镓单晶质量的最佳方案。她的建议得到国家科委、航空航天部等单位的有力支持和积极配合，于1987年1月开始实施。在90分钟难得的供电时间内，采用降温凝固法生长的两块火矩头型砷化镓单晶，引起了国内外科学家的极大兴趣。经实验验证，这种太空生长的砷化镓单晶具有如下突出的优点：
——无密排的杂质条纹，表征材料的均匀性优良；
——深能级类型减少，其浓度大为降低；
——晶体的完整性明显优于地面生长的单晶；
——微缺陷有大幅度改观。
林兰英院士在开辟太空生长砷化镓单晶新途径的实验中建立了不朽的业绩。正如何春藩先生所言，“由林兰英倡导和组织领导的这一太空材料的研制成果，无论是试验材料品种及其困难度，生长晶体体积之大，所采用的熔体生长方法等，都居国际领先地位。”[6]这项划时代的顶尖科技成果，荣获了中国科学院1989年科技进步一等奖，得到了美、日、德等国家科学家的高度评价。
四、结语
也许人们要问：林兰英院士为什么能够获得如此大的成就？她成功的秘诀何在？仅仅因为通常人们所理解的那样具有“自信、勤奋和坚强”么？让我们还是听听她自己的回答吧：
我曾不止一次地对记者们讲过，在我的科海生涯中，没有什么秘诀，也没有什么捷径，仅仅是恪守着如下几点：
一、要选准课题，既有先进性，又有依据国情，能够为此做出积极的贡献；
二、要有民族自尊性，有爱国心，有高度的责任感，要敢于向世界水平冲击，在广阔的世界科学领域中占一席之地；
三、要有自力更生精神，有敢于走自己道路的勇气。
我对砷化镓单晶材料的研究，正是这些方面的充分体现。[7]
正如诗人臧克家在《有的人——纪念鲁迅有感》一诗中所写的那样，“有的人死了/他还活着。”这是因为“他活着为了多数人更好地活着的人，/群众把他抬举得很高，很高。”[8]
把一生都献给中国科学事业的林兰英院士，正在这样的人。
她因此而不朽！
参考文献
1.吴水清等.致中国科学院半导体所和林兰英院士治丧委员会电文,2003，3，11
2.林兰英.为《现代物理知识》杂志题词[J].现代物理知识，1991，3（4）：封二
3.林兰英.致吴水清同志信.1996，10，30
4.林兰英.致吴水清同志信.1999，7，2
5.中国科学院学部联合办公室.中国科学院院士自述[M].上海：上海教育出版社，1996：8
6.何春藩.太空半导体材料的开拓者——记物理学家林兰英院士林兰英教授[J].现代物理知识，1992，4（3）：1-2
7.吴水清.中国当代著名科学家的故事[M].贵阳：贵州人民出版社，1998，8
8.臧克家.臧克家诗选[M].北京：人民文学出版社，1956，11
(科学人网站)
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