梁駿吾院士作報(bào)告

梁駿吾心語(yǔ)：  

那時(shí)，世界上的半導(dǎo)體研究也只是剛剛開始,，我對(duì)此一無所知,，非常緊張。  

人要有自知之明,，到了一定的歲數(shù),，就要選擇自己力所能及的事情來做。  

從事材料科學(xué)研究的人,，在作選擇的時(shí)候不能太功利主義,，不要太講求能有多大的功勞，歷史自然會(huì)把你的貢獻(xiàn)和名字寫進(jìn)去,。  

我的很多事業(yè)是領(lǐng)導(dǎo)和組織決定的,。然而回望來路，我并不會(huì)后悔,，因?yàn)槟切┤蝿?wù)里的確有很多值得研究的科學(xué)問題供我探索,。  

讓他們看到這份事業(yè)可以有所作為，讓他們覺得自己同樣能夠作出成績(jī),，這就可以了,。  

很多企業(yè)賺錢后,，并不愿意拿出錢來提高科學(xué)技術(shù)水平，但是企業(yè)往往過分注重近期的利潤(rùn),，不愿在學(xué)術(shù)和技術(shù)上加大投資力度,，我個(gè)人的能力畢竟是有限的。  

回首往事,，其實(shí)還有很多事情沒有做到盡善盡美,。  

1、貧瘠中奮斗  

1960年,，梁駿吾從蘇聯(lián)留學(xué)歸國(guó),，正值半導(dǎo)體所剛成立。嶄新的科學(xué)平臺(tái),，成為日后梁駿吾的奮斗原野,。早在學(xué)生時(shí)代就立志要在科技領(lǐng)域“為建成共產(chǎn)主義添磚加瓦”的梁駿吾，來到了該所的研究室,，從事國(guó)內(nèi)蓬勃興起的硅材料研究,。半導(dǎo)體所室主任林蘭英，任命他為課題組長(zhǎng),，要他從事區(qū)熔硅單晶爐和區(qū)熔硅單晶的研制,。  

在20世紀(jì)60年代，“區(qū)熔”是一項(xiàng)前沿研究,。在這塊貪瘠的科學(xué)園地里,，進(jìn)行這類開拓性研究，無可供借鑒的工藝技術(shù),，缺必不可少的工藝設(shè)備,，一切都得從頭做起，困難重重,。  

1961年初,，梁駿吾和團(tuán)隊(duì)開始研制工作。那時(shí),，物質(zhì)生活條件差,。寒冷的冬天，實(shí)驗(yàn)室正在翻修,，他們擠在一間沒有暖氣的平房里工作,，上班的路上還要拾一些柴火來生爐子。住的宿舍是一個(gè)大禮堂,，上下雙層鋪,，上百人住在一起?？墒?，這樣的一個(gè)集體，卻充滿了為國(guó)爭(zhēng)光的熱情,。在工廠加工區(qū)熔爐期間,，他們深入車間，與工人同吃同勞動(dòng),。中午下班時(shí),，沒地方休息，就在車間外的臺(tái)階上坐坐,。加工好的設(shè)備要運(yùn)回,，就靠他們推著人力板車步行十多公里……那個(gè)困難的年代，卻也是充滿火熱激情的年代,。  

經(jīng)歷300多個(gè)日日夜夜之后,，科研團(tuán)隊(duì)終于闖過來了，成功解決了高頻感應(yīng)加熱主回路的設(shè)計(jì)與制作,。關(guān)鍵技術(shù)的突破,，使高頻加熱圈連續(xù)24小時(shí)工作不打火，不僅解決了在對(duì)硅材料進(jìn)行反復(fù)多次區(qū)熔時(shí)所必有的長(zhǎng)時(shí)間加熱的穩(wěn)定性,，加工成的區(qū)熔爐還比國(guó)外的同類產(chǎn)品還先進(jìn),，而且還為后來的外延生長(zhǎng)工藝中的感應(yīng)加熱技術(shù)，提供了經(jīng)驗(yàn),，被高熔爐生產(chǎn)廠家一直沿用至今,。  

2、細(xì)微處探索  

1977年,，描繪我國(guó)科學(xué)事業(yè)遠(yuǎn)景的全國(guó)自然科學(xué)學(xué)科規(guī)劃會(huì)議召開,。國(guó)家提出，一定要把大規(guī)模集成電路搞上去,。  

在面積不到4x4mm2的硅片上,，制作一萬多個(gè)形成電路功能的電子元件，要經(jīng)過60多道工序,，電路線寬必須是微米,、亞微米量級(jí)。這么高的集成度,，對(duì)硅單晶質(zhì)量提出了越來越高的要求,。  

國(guó)外研究工作表明，硅單晶中尺度在微米,、亞微米量級(jí)的缺陷（以下簡(jiǎn)稱微缺陷）,，對(duì)集成電路的性能與成品率，有著至關(guān)重要的影響,。因此,，1978年,，國(guó)家科委向半導(dǎo)體所下達(dá)“提高硅單晶質(zhì)量的研究”任務(wù)。  

梁駿吾深知任務(wù)艱巨,，責(zé)任重大,。他一到北京，無暇安置,，馬上到研究所開展工作,，潛心于硅單晶中的微缺陷——主要是漩渦缺陷的本質(zhì)、形成機(jī)理及消除辦法的研究,。  

想解決問題,，先搞清楚成因。梁駿吾和研究人員采用化學(xué)擇優(yōu)腐蝕顯示方法,、紅外光譜測(cè)量分析方法以及透射電子顯微鏡觀察等現(xiàn)代研究手段,，論證了原生態(tài)硅單晶中缺陷的本質(zhì)特征、生成機(jī)理,。  

他們發(fā)現(xiàn),，在無位錯(cuò)單晶生長(zhǎng)中，熱點(diǎn)缺陷對(duì)單晶完整性起決定性作用,，所以控制生長(zhǎng)時(shí)的熱波動(dòng),，機(jī)械穩(wěn)定性以及氧碳等雜質(zhì)，是控制漩渦缺陷生成的關(guān)鍵,。  

而后,，研究人員從單晶缺陷生成機(jī)理入手，采取一系列技術(shù)措施,，反復(fù)實(shí)踐,，次次探求，多方設(shè)法解決了拉晶爐的熱穩(wěn)定性與機(jī)械平穩(wěn)性,，定位了氣氛的選擇和氣流模型,。這樣一來，就為消除漩渦缺陷指明了正確途徑,，終于降低了硅單晶中的氧化層措密度,，提高了少數(shù)載流子的壽命，獲得了無位錯(cuò),、無漩渦,、低微缺陷和氧含量可控的直拉硅單晶，單晶成品率達(dá)80％,。  

直拉硅單晶質(zhì)量的突破,，為研制大規(guī)模集成電路奠定了基礎(chǔ)。1979~1980年，半導(dǎo)體所相繼研制成功了4千位,、16千位的大規(guī)模集成電路——硅柵MOS隨機(jī)存貯器,，兩次獲得中科院重大成果一等獎(jiǎng)。  

3,、突破摻氮技術(shù)  

區(qū)熔硅單晶存在的問題,，長(zhǎng)期困擾著從事區(qū)熔工作的梁駿吾，他思索：是讓其止步不前,，自然淘汰，還是探索新路,，促其發(fā)展,？  

梁竣吾選擇了后者。他埋頭書案,，默默地在學(xué)海里尋覓,、探求……  

為進(jìn)一步提高材料性能，除進(jìn)行中子嬗變技術(shù)處理外,，還應(yīng)該給硅中摻入某種雜質(zhì),，使硅的晶格“強(qiáng)壯”起來。  

摻什么雜質(zhì)呢,？國(guó)外有文獻(xiàn)記載,，摻入氧、氮或者鍺,，均可能改進(jìn)硅的機(jī)械性能,。但是，梁駿吾考慮到,，氧的沉淀會(huì)引起缺陷,；摻鍺均勻性又不好，且成本高,。氮可以考慮,，但氮的加入是否會(huì)引來不利反應(yīng)，氮在工藝熱處理中是否會(huì)引入缺陷,？經(jīng)過理論推算,，梁駿吾認(rèn)為，這些問題是可以克服的,。于是,，將中子嬗變技術(shù)和摻氮技術(shù)相結(jié)合的新思維產(chǎn)生了，進(jìn)行新的硅單晶品種的實(shí)驗(yàn)開始了,。  

實(shí)驗(yàn)證明,，在高溫范圍內(nèi)，氮在硅中的存在,，增強(qiáng)了硅的臨界切應(yīng)力,，增大了屈服強(qiáng)度,，其硬變降低率，比直拉硅單晶低,，改進(jìn)了硅材料的機(jī)械性能,，驗(yàn)證了前人的結(jié)論。梁駿吾想,，這一新型硅材料的誕生,，必將減少制作器件過程中的崩邊率，減少硅片在燒結(jié)工藝過程中的彎曲率,，提高硅片的利用率,，定會(huì)受到器件廠家的歡迎。  

斗轉(zhuǎn)星移,，1982年,，梁駿吾等人克服了設(shè)備上的問題，解決了摻氮所需的氣體成份,，解決了氮中生長(zhǎng)高質(zhì)量單晶的規(guī)律,。由于將中子輻照與摻氮區(qū)熔工藝相結(jié)合，使硅單晶既有良好的機(jī)械性能,，又能使單晶電阻率得到均勻分布的雙重效果,。這一大膽的嘗試，在當(dāng)時(shí)國(guó)際上還別無他例,。  

摻氮中子嬗變區(qū)熔硅單晶終于研究制成功了,。這種新型硅單晶，能否適于制造硅器件,，能否改進(jìn)器件性能,，提高器件的成品率，梁駿吾又率領(lǐng)科技人員,，對(duì)該材料的電學(xué)性能進(jìn)行廣泛深入的研究,。研究結(jié)果表明，硅中所含的氮,，在經(jīng)中子輻照之后,，不致引起有害的核反應(yīng)。只要硅中氮濃度受到定量控制,，晶體中的氮原子,，就能有效地防止位錯(cuò)的產(chǎn)生與繁殖，對(duì)位錯(cuò)起到釘扎的作用,。與常規(guī)的摻氮區(qū)熔硅單晶和不摻氮的中子嬗變區(qū)熔硅單晶相比,，該材料的電阻率均勻性好，少數(shù)載流子壽命高。氮在硅中雖有深能及產(chǎn)生,，在經(jīng)900℃高溫處理之后,，將會(huì)全部消失。因此,，摻氮中子嬗變區(qū)熔硅單晶,，不僅有良好的機(jī)械性能，還具有優(yōu)良的電學(xué)性質(zhì),。  

專業(yè)上的進(jìn)取,，是梁駿吾的一貫追求；政治上的進(jìn)步,，也是他孜孜以求的目標(biāo),。1980年，他光榮地加入了中國(guó)共產(chǎn)黨,。他入黨時(shí)的誓言：要為共產(chǎn)主義奮斗不止,，為社會(huì)主義現(xiàn)代化大業(yè)作出更多更好的貢獻(xiàn),。 

梁駿吾（1933年9月18日~2022年6月23日）出生于湖北省武漢市,，半導(dǎo)體材料專家、中國(guó)工程院院士,、中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員,、博士生導(dǎo)師。梁駿吾先后從事高純區(qū)熔硅單晶,、砷化鎵液相外延,、硅氣相外延、SiO2隔離膜生長(zhǎng)和多晶硅生長(zhǎng)的研究,，大規(guī)模集成電路用硅單晶,、摻氮中子嬗變硅單晶、超高速電路用外延技術(shù),、MOCVDAlGaAs/GaAs量子阱材料及半導(dǎo)體中雜質(zhì)與缺陷的行為,，SiC外延生長(zhǎng)和GaN基材料的生長(zhǎng)。  

延伸閱讀  

做真正的有用之“材”  

作為從事硅材料研究的元老級(jí)專家,，梁駿吾被認(rèn)為是中國(guó)半導(dǎo)體材料領(lǐng)域內(nèi)一位“真正的大俠”,。  

“人要有自知之明，到了一定的歲數(shù),，就要選擇自己力所能及的事情來做,。”跟大多數(shù)同齡人一樣,，梁駿吾也習(xí)慣通過散步來鍛煉身體,。不過，他還特別喜歡一項(xiàng)在年輕人中間頗為流行的健身方式——瑜伽。  

梁駿吾用這種獨(dú)特的方式保持著記憶和思維的活力,。靜坐書桌前,，一道道題目便信手拈來，可以讓他隨時(shí)動(dòng)腦,，沉浸其中,。  

每年召開的“中國(guó)電子材料行業(yè)半導(dǎo)體材料分會(huì)年會(huì)”上，梁駿吾是不可或缺的重量級(jí)嘉賓,，他的學(xué)術(shù)報(bào)告往往成為行業(yè)技術(shù)發(fā)展的重要參考和指南,。  

梁駿吾自幼興趣廣泛，文理兼優(yōu),，平時(shí)喜歡作些新詩(shī),，還跑去廣播電臺(tái)朗誦。上高二時(shí)武漢解放,，他曾在夜校當(dāng)過一段時(shí)間的小教員,，最終“也沒成個(gè)氣候”。因?yàn)槭羌依镂逍置弥凶钚〉暮⒆?，父母沒有在他身上施加過多的壓力,。在相對(duì)寬松的環(huán)境中，梁駿吾自由成長(zhǎng),。  

高中時(shí),，化學(xué)老師常常說起中國(guó)工業(yè)的落后。潛移默化中,，青年梁駿吾心中種下了一個(gè)愿望——通過自己的努力,，去改變這種落后的狀況。  

也許正是因?yàn)檫@個(gè)理想,，報(bào)考大學(xué)時(shí)梁駿吾選擇了武漢大學(xué)化學(xué)系,，1955年以優(yōu)等成績(jī)畢業(yè)。  

當(dāng)時(shí),，中蘇雙方科學(xué)院聯(lián)合選拔青年人才前往蘇聯(lián)留學(xué)深造,，梁駿吾憑借優(yōu)異的成績(jī)加之“社會(huì)關(guān)系簡(jiǎn)單，歷史清白”得以入選,。他未曾想到的是,，組織上將他去蘇聯(lián)學(xué)習(xí)的專業(yè)改成了半導(dǎo)體。  

“那時(shí),，世界上的半導(dǎo)體研究也只是剛剛開始,，我對(duì)此一無所知，非常緊張,?！睙o論是中學(xué)還是大學(xué),，梁駿吾都能輕松應(yīng)對(duì)學(xué)業(yè)。  

被國(guó)家派往蘇聯(lián)深造,，梁駿吾知道自己到了應(yīng)該非常努力的時(shí)候,。他幾乎每天都是搭最后一班市內(nèi)公交從學(xué)校回到住所,，“開夜車”學(xué)習(xí)更是家常便飯,。四年的異鄉(xiāng)生活，在他看來就是為了克服重重困難,，學(xué)成后報(bào)效祖國(guó),。  

1960年，梁駿吾在莫斯科冶金研究所的研究生畢業(yè)考試中,，所有課程均考取滿分,，并通過出眾的論文答辯獲得副博士（相當(dāng)于現(xiàn)在的博士）學(xué)位。  

抱著“為建成共產(chǎn)主義添磚加瓦”的信念,，梁駿吾回國(guó),，進(jìn)入剛剛成立的中科院半導(dǎo)體所工作，并被任命為課題組長(zhǎng),，從事開拓性的區(qū)熔硅單晶研制工作,。  

沒有可供借鑒的工藝技術(shù)，缺乏必不可少的工藝設(shè)備,，一切從零開始,，困難重重,。  

那是一個(gè)用信念和熱情點(diǎn)燃的火紅年代,。經(jīng)歷數(shù)百個(gè)奮力拼搏的日日夜夜，梁駿吾成功解決了高頻感應(yīng)加熱主回路的設(shè)計(jì)與制作,，為我國(guó)硅材料工藝和硅材料加工設(shè)備的發(fā)展作出突破性貢獻(xiàn),。1963年5月，電阻率高達(dá)10000歐姆厘米的高純區(qū)熔硅單晶,，在我國(guó)首次研制成功,，由此填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。  

盡管梁駿吾一輩子都在跟半導(dǎo)體材料打交道,，但在不同時(shí)期,，他的研究方向其實(shí)多有轉(zhuǎn)折。唯一不變的,，是他科研生涯中最重要的驅(qū)動(dòng)力——國(guó)家任務(wù),。