中国第一支晶体管
 




成果简介

  1956年11月,在北京东皇城根中国科学院应用物理研究所小楼第二层的半导体器件实验室里,中国的第一只晶体三极管诞生了,整个实验室充满了喜悦。这一声春雷震撼了全国,震撼了全世界,由此,中国和发达国家一样,进入了半导体新纪元。

历史背景

  新中国成立后,经过三年经济恢复和第一个五年计划的实施,初步建立了工业化的基础。为了系统地引导科学研究为国家建设服务,1956年,由周恩来总理挂帅制定了新中国第一个中长期科技规划——《1956-1967年科学技术发展远景规划》。这个规划确定了优先发展“两弹一星”的任务,并提出了四项“紧急措施”,其中之一即在我国立即开始最先进的半导体技术的研究。这是一个过去在国内从未教授过的专业,此前也从未进行过相关的课题研究,没有专业人才,没有实验仪器设备,也没有参考技术资料,一切都得从零开始。

  第一个攻坚战就是研制出我国的第一支晶体管。晶体管是现代电器最关键的元件之一。特别是晶体管在军事计划和宇宙航行中的重要性日益显露出来以后,为争夺电子领域的优势地位,世界各国展开了激烈的竞争。为实现电子设备的小型化,人们不惜成本,纷纷给电子工业以巨大的财政资助。对于当时的中国来说,只有研制出晶体管,才能进一步研制出计算机,才能完成“两弹一星”需要的大量计算任务。所以,晶体管至关重要。

创新历程

  1956年开始的这场攻坚战,从两个方面组建团队:一方面是以中国科学院应用物理研究所和二机部十三研究所为主,组织有关科研院所和大专院校的一批科技人员,集中到中科院应用物理所进行半导体设备、材料、器件和测试的科研攻关;另一方面,由北京大学接收五所重点大学选出来的师生,集中在北大进行半导体专业人才的培养。

  科研攻关团队由王守武负责,下设三个研究大组。一是半导体材料大组,王守武兼组长。二是器件大组,吴锡九任组长。器件组又下设二极管小组、晶体管小组及化学腐蚀小组。三是电子学大组,成众志任组长。

  令所有参与人员一生难忘的,是第一次做烧结锗合金管实验的那天。实验室的中央,放着晶体管小组自制的烧结炉,吴锡九亲自指导晶体管小组的邓先灿和魏淑清具体操作,告诉他们怎样将集电极铟球、锗片、发射极铟球装入石墨模具,如何将石墨模具慢慢推入烧结炉的石英管中。烧结实验开始了,晶体管小组的廖德荣慢慢地将氮气通入石英管,为了完全赶净石英管中的空气,确保随后通氢气不致于爆炸,氮气足足通了一个多小时。下一步要通氢气点火了,这在中国是从来没有人做过的实验,完全不知道会不会爆炸,大家都十分担心。廖德荣让大家都出去,离得远一点,他抱着有危险只牺牲他个人的想法,将氢气瓶打开,慢慢地将氢气通入石英炉管中,再慢慢地将炉管中的氮气关掉,炉管出口的酒精灯将通过炉管到达出口的氢气点燃了,火焰是那么娇艳、漂亮。实验成功了,没有爆炸!他们就像发射成功了一枚火箭那样高兴得不得了。接下来,烧合金结的铟球没有了,邓先灿受命研制出了符合试验条件的“土特产”铟球,晶体管的烧结实验可以继续进行了。邓先灿、常振华、魏淑清继续研究锗合金结。又经过了许多次的失败—改进—实验,再失败—再改进—再实验的艰苦循环。直到1956年11月,他们研制出的锗合金结晶体三极管,经测试证明,它不再只是开路或通路电阻,而是具有了完整的pn结特性,具有了pnp结型晶体三极管的标准放大特性。中国第一支晶体管诞生了!

重大意义和深远影响

  我国第一支晶体管研制成功产生了很大反响,时任中国科学院院长郭沫若视察这一成果时,连连称赞这是了不起的成就。《人民日报》随后在第一版刊登了这则消息,极大地振奋了人心。从此开创了我国在多领域以半导体器件替代电子管以及以半导体器件开创新的科学领域的事业,吹响了“向科学进军”的号角。

  近十几年来,中国的集成电路产业每年以两位数的速度在发展,我们正在努力缩小与世界的差距,这与当年那批有志于献身中国半导体事业的前辈的努力是分不开的。可以说,正是这段不该被遗忘的历史,为中国现在半导体技术跃进到高水平并成为世界力量做好了铺垫。