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纪念中国第一只晶体管诞生50周年

日期:2019-10-30 08:59:59

资料来源:[60年电脑内容],作者:吴希九,邓先灿,谢谢。

1956年11月,中国第一个晶体管诞生在北京东皇城根中国科学院应用物理研究所小楼二楼的半导体器件实验室。整个实验室充满了喜悦。今年春天的雷声震撼了整个国家和全世界。结果,中国像发达国家一样,进入了半导体的新时代。

1956年,在敬爱的周恩来总理主持下制定的国家“12年科技长远规划”中,提出了四项“紧急措施”之一,即立即开始研究我国最先进的半导体科学技术。这是一个中国过去从未教授过的专业,也是一个以前从未进行过的研究课题。没有专业人员,没有实验设备和仪器,没有参考技术数据,一切都必须从头开始。

北京大学接受了五所联合学校(北京大学、复旦大学、东北人民大学、厦门大学和南京大学)的师生共同承担培养半导体专业人才的任务。

中国科学院应用物理研究所(Institute of Applied Physics)的任务是组织全国相关科研院所和高等院校的科技人员(以中国科学院应用物理研究所和第二机械系应用物理研究所为主体),在北京东皇城根中国科学院应用物理研究所专注于半导体设备、半导体材料、半导体器件和半导体测试的科学研究。

我记得当时,半导体研究室的主任是王守武,有三个研究小组,即半导体材料与物理、半导体器件和半导体电子。王守武(兼任),半导体材料与物理组组长,成员:洪盛超、戴春洲(武汉大学教授)、江文赋、黄胄、徐贾珍、庄华伟、庄婉如、谢张果等。

器件大组的负责人吴希九(Wu Xijiu)被分为二极管组、晶体管组和化学蚀刻组。晶体管组包括廖德荣、邓先灿、常振华、马俊如、李高基、舒威等。二极管组包括:周帅贤、吴儒林(南京大学教授)、李伟(北京理工大学讲师)、黄连笔、蔡继多、陈月辉等。化学腐蚀组包括:陈于颖、刘家书、郭石军等。电子集团的组长已经做出了一致的努力。小组成员包括陈兴新、谭良平、李林静、欧阳郑经、陈牟利、顾泰、陈兴碧等。应用物理研究所的王守武先生和第十三研究所的吴尔珍先生是该项研究的主要负责人。

王守武全面指导并亲自参与和指导了半导体物理和器件理论方面的具体实验工作,如锗单晶炉和单晶开发、物理测试、器件物理分析等。

吴尔珍了解各个领域的科学研究进展,指导和帮助解决许多具体困难。他的奉献和无私感动和鼓励了所有的研究者。

邓先灿(中国)和杭州电子微电子研究中心专家

邓先灿回忆说,吴希久本着对新中国的爱国主义精神,毅然放弃了在美国transitron半导体公司晶体管项目经理的工作和在美国的优越生活,回到祖国,决心参与完成这项最新的科学成就。他从美国带回了自己在美国实践的设计原则、结构、技术和丰富经验。对于中国第一个晶体管的研究工作来说,这是一场及时雨。

烧结锗合金管第一次实验的那一天令所有参与者难忘。廖德荣带领设备组在实验室中心搭建了自制烧结炉。吴希九亲自指导邓先灿和魏淑清的具体操作,并告诉我们如何将集电极铟球、锗片和发射极铟球装入石墨模具中,以及如何将石墨模具缓慢推入烧结炉的石英管中。烧结实验开始了。廖德荣慢慢地将氮气引入石英管。为了完全去除石英管中的空气并确保随后引入的氢气不会引起爆炸,氮气被完全引入超过一个小时。下一步是用氢气点燃。这是一个在中国从未有人做过的实验。我们不知道它是否会爆炸。每个人都很担心。廖德荣喊道:“你们都出去,离远点。”抱着在危险中牺牲自己的想法,他打开氢气瓶,慢慢地将氢气引入应时炉管,然后慢慢地关闭炉管中的氮气。炉管口的酒精灯点燃氢气,氢气通过炉管到达管口。火焰是如此的精致和美丽,啊!成功了。没有爆炸!我们像成功发射氢弹一样高兴。

下一个实验继续进行。我们慢慢地将烧结炉加热到锗合金管的烧结温度。保持温度恒定几分钟后,我们慢慢地将炉温降低到室温。将氮气缓慢引入炉管,关闭氢气,取出石墨舟。锗晶体管的第一次烧结实验从早上8: 00到晚上8: 00花了整整一天的时间!三个月后,随着设备和经验的改进,我们将再次做同样的实验。这将需要一个多小时,这表明第一次烧结实验是多么彻底和惊人!每个人都聚集在一起,看看第一批晶体管烧得怎么样了。邓先灿揭开石墨模具盖,啊!最初银铟球变成了漂浮在锗片表面的暗“黑金球”,没有合金结。实验失败了!研究小组中紧张了许多天的人也很累。吴尔珍说:“没关系,大家回去好好休息。”

这样,我们晶体管组的同事每天都在研究和分析原因,每天都进行新的实验,但是实验条件太差了。身体、水和化学物质的纯度太差。我们一次又一次失败了。关键材料锗片、铟球...都用完了,合金管烧结实验被迫停止,每个人都不耐烦和无助。

我该怎么办?邓先灿的任务之一是找到制造小铟球的方法。如此小的铟球(直径只有几十到几百微米)没有信息或设备。两手空空,谁知道该怎么办?邓先灿在氢氧烟火的顶部画了一个玻璃管,形成一个带有细出口的管状漏斗。管子上缠绕着电炉丝。将金属铟放入管中,加热并熔化,向管的顶部施加气压。结果第一件作品问世,是铟“面条”。......我们继续分析、思考、不断改进方法,经过许多天的各种实验和失败,合格的可用小铟球终于成功诞生了。

接下来,用这个“天然”铟球,晶体管的烧结实验可以继续。邓先灿,常振华,魏淑清,继续研究锗合金结。经过多次失败-改进-实验,失败-改进-实验,直到1956年11月,我们研制的锗合金晶体管才被测试小组测试。它不再是开路或路径电阻,而是一个完整的pn结特性,具有pnp结晶体管的标准放大特性。中国第一个晶体管诞生了,开启了中国划时代的科技进步。中国科学院院长郭沫若在考察这一成就时多次称赞这一成就。《人民日报》第一版刊登了这条新闻,极大地鼓舞了人们,吹响了走向科学的号角。

今天,半个世纪过去了,中国半导体集成电路的研究和生产发展迅速,取得了辉煌的成就。它已经成为国民经济、国防建设和人民生活现代化的基石。它被列为国家高科技的第一项。我们相信,中国的半导体集成电路研究和生产一定会屹立于世界之林。

作者简介:郝西久,1932年出生于上海,曾任应用物理研究所研究员,现任美国加州大学伯克利分校中国校友国际协会主席。邓先灿出生于1933年。她是女性半导体器件专家,湖南长沙教授,浙江大学博士生导师,第十三研究所前总工程师。现为杭州电子科技大学教授、博士生导师,国家科技专家,贡献突出。

(原《微纳电子技术》2006年第11期,接收日期:2006年10月23日)

吴希九在南洋模范中学学习,毕业后去美国学习。1953年,他以总分第一名毕业于加州大学伯克利分校电子工程系,然后获得麻省理工学院硕士学位。吴希九于1956年跟随钱学森回到中国,在中国科学院工作了22年。他是中国第一代晶体管、晶体管计算机和微型计算机的创始人。

根据“四大应急措施”的部署,1956年,应用物理研究所半导体研究室在王守武和吴希九的领导下,开展了半导体锗的研究,完成了锗单晶的提纯、掺杂工艺和锗晶体管的开发。与会者包括第二机械部华北无线电部件研究所、南京理工大学等单位。到1958年初,锗单晶的导电类型、电阻率和少数载流子寿命得到了控制,满足了器件生产对材料的要求。1958年,吴希九和他的团队成功开发和培育了中国第一个晶体管,填补了中国在这一领域的空白。1959年至1960年,吴希九参与了109台计算机的研发和109家工厂的建立。最终,109计算机获得了成功,成为当时亚洲最快的计算机。因为它被用于原子弹的研发并做出了巨大的贡献,被誉为“功勋计算机”。1965年,吴希久再次投身于中国第一台微型计算机的开发,并在代号为“156工程”的项目中战斗。他也是我国制造导弹陀螺仪的专家。

*免责声明:这篇文章最初是作者写的。这篇文章的内容是作者的个人观点。重印半导体行业观察只是为了传达不同的观点。这并不意味着半导体行业观察同意或支持这一观点。如果您有任何异议,请联系半导体行业观察。

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