謝希德半導體物理學貢獻及學術譜系分析

汪志榮

（1.安徽師范大學物理系，安徽 蕪湖 241000；2.中國科學技術大學科技史與科技考古系，安徽 合肥 230062）

圖1 謝希德

謝希德1921年出生于福建泉州.她的父親謝玉銘早年師從美國著名物理學家邁克耳遜（A.A.Michelson），獲得芝加哥大學哲學博士學位，回國后曾任燕京大學物理系主任、廈門大學理學院院長.1946年，謝希德即從廈門大學數理系大學畢業，翌年8月赴美留學，之后在史密斯女子文理學院獲得碩士學位.1949年，她進入麻省理工學院物理系學習，在阿里斯（W.P.Allis）和莫爾斯（P.M.Mors）的指導下攻讀博士學位，主要從事高壓狀態下氫氣的阻光性理論研究.1951年，謝希德憑借論文《高壓氣體內部電子的波函數》通過了博士學位論文答辯，隨后開始擔任該校固態分子研究室博士后研究員.在這期間，她因開展半導體鍺微波特性的理論研究，產生了對半導體物理學研究的興趣.［1］

半導體物理學是半導體技術的理論基礎，后者是20世紀中葉發展起來的一種新興尖端技術，對于國家經濟建設和國防建設具有重要的戰略意義.1956年，新中國制訂了第一個科學技術遠景規劃——《1956—1967年科學技術遠景規劃》（通常簡稱“十二年規劃”），即把發展半導體技術列為國家重點任務，并作為采取“四項緊急措施”建設的內容之一.隨后，我國半導體物理學科在國家任務的推動下逐步完成了建制化過程.在這期間，謝希德對于該學科建設，尤其在人才培養、研究機構建設及國際學術交流等方面，做出了重要貢獻.她是中國半導體物理學研究的先驅，在半導體物理與技術研究方面，有一大批人受到她的教育或引導，做出了突出的成績，由此形成了富有特色的學術傳承譜系.

1 謝希德與中國半導體物理學

1952年，謝希德學成回國，進入復旦大學物理系任教，1955年，她聯合教師開辦了固體物理專門化，使該校固體物理方面的人才培養工作走在了全國高校前列.“十二年規劃”制訂之后，根據高等教育部的安排，謝希德開始和北京大學黃昆教授合作，組織開展我國第一個半導體物理專門化——“五校聯合半導體專門化”，黃昆時任主任，謝希德擔任副主任.1956—1958年間，他們帶領北大、復旦、南大、廈大及東北人民大學等30余名物理系教師，在北京大學集中培養了241名半導體物理專業學生.［2］這次聯合開辦半導體物理專門化工作是“十二年規劃”關于發展半導體技術所采取的緊急措施之一，為國家重點發展半導體技術奠定了人才基礎，在我國半導體事業發展歷程中具有里程碑意義.黃昆和謝希德合作編寫的《半導體物理學》教學講義，隨后即被整理出版，成為我國半導體物理方面第一本具有國際研究前沿水平的著作.

“五校聯合半導體專門化”工作結束后，為了推動復旦大學這方面的人才培養工作，謝希德隨后在物理系組建了半導體物理教研組，設立半導體物理專門化的同時，帶領部分青年教師進行相關理論研究.

1961年9月，《教育部直屬高等學校暫行工作條例（草案）》發布之后，高校教育工作開始強調重視教學，注重提高質量.復旦大學為了奠定發展半導體技術的工作基礎，開始將半導體物理確定為全校13個重點發展的學科之一，謝希德承擔的半導體理論研究也被該校物理系設定為重點課題.［3］這一時期，因北京大學黃昆教授與謝希德的共同倡議，固體能譜研究在我國《1963—1972年十年科學技術發展規劃》中被列為國家重點研究任務，復旦大學物理系因此成為承擔該研究任務的主要單位之一.盡管這些項目在“文革”期間均被終止，但謝希德在復旦大學建起了順磁共振、紅外光譜和強磁場等當時先進的實驗技術平臺，促進了該校物理實驗室建設.

另外，1950—1960年代，謝希德還組織籌建了上海技術物理研究所.1958年10月，上海市委為推動半導體技術、原子能技術等國家急需的尖端技術在本地區的發展，決定由中科院上海分院與復旦大學合作，籌建上海技術物理研究所和上海原子核研究所.當時，謝希德受復旦大學委托，負責籌建上海技術物理研究所，并擔任該研究所副所長.［4］1958—1966年間，她為上海技術物理研究所的建立與發展做了大量工作.在她的推動下，該研究所逐步成為我國半導體專業人才培養和科學研究的重要基地.

“文革”爆發后，謝希德受到了政治運動的沖擊，1970年代中期才獲得開展科研工作的機會.為了弄清當時半導體物理學的發展現狀，她調研了大量文獻資料，發現半導體與金屬的表面和界面性質研究受到國際學術界的普遍重視，并取得了很大進展.1977年，為推動我國發展這個新興研究領域，謝希德在全國自然科學規劃會上倡議要立即規劃發展表面物理研究，得到了國家科委和高等教育部的支持.此后，謝希德身體力行，在復旦大學現代物理研究所籌建了表面物理研究室，領導開展了半導體表面結構電子態理論與實驗研究、鎳硅化合物和硅界面理論研究、以及金屬在半導體表面吸附和金屬與半導體界面電子特性研究，并獲得1986年、1987年國家教委科技進步二等獎.

1990年代初，在她和王迅等人的努力下，復旦大學物理系成功籌建了應用表面物理國家重點實驗室，他們以實驗室為依托，培養了許多專業人才，同時做出了一系列重要的科研成果.王迅曾獲得國家教委科技進步二等獎2項，他與其學生陸昉等人的合作研究成果——“硅基低維結構材料的研制、物性研究及新型器件制備”，榮獲2002年國家自然科學進步二等獎.目前，該實驗室正圍繞半導體表面和界面、半導體光電子材料的制備、性質及其應用等重大科技問題開展研究.

2 半導體物理學術譜系的形成與發展

謝希德在開展半導體物理研究的基礎上，不僅開辟了表面物理學新領域，取得了重要研究成果，同時培養了一大批半導體物理方面的專業人才，他們已經形成了具有4代結構的學術譜系（如圖2所示）.

圖2 學術譜系

謝希德在北大開展“五校聯合半導體專門化”和在復旦大學物理系早期工作期間，即培養了一批專門人才，他們屬于該學術譜系的第二代.復旦大學的王迅院士是其培養的研究生，他參加了“五校聯合半導體專門化”，后來一直在謝希德指導下從事研究工作，負責籌建了復旦大學應用表面物理國家重點實驗室，并為實驗室的發展作出了重要貢獻.上海技術物理研究所的沈學礎院士也是謝希德的學生，曾擔任該研究所紅外物理國家重點實驗室主任，在半導體物理與光譜學領域取得了多項重要研究成果.他畢業于復旦大學物理系，在謝希德負責籌建上海技術物理研究所之初，即進入研究所工作.沈學礎是在謝希德長期指導和精心培養下，后來逐漸成長為該研究所的學術帶頭人.［5］北京大學的王陽元院士、南京大學的鄭有炓院士、電子工業部的徐居衍院士、廈門大學的黃美純教授等人也都在“五校聯合半導體專門化”期間受到了謝希德講授半導體物理課程的教育.

另外，復旦大學的阮剛、唐璞山教授曾在謝希德的帶領下參加了“五校聯合半導體專門化”和上海技術物理研究所的早期籌建工作.1960年代初，他們開展了鍺單晶材料和器件的研制，試制成功了多諧振蕩器和鋸齒發生器兩種鍺集成電路，為復旦大學微電子學研究奠定了基礎.王啟明、陳良惠院士也是謝希德早年在復旦大學的學生，他們先后任職于中科院應物理研究所與半導體研究所，為我國半導體激光器研制和光電子學研究做出了突出貢獻.

1980年代以后，謝希德帶領王迅、張開明、葉令、陸棟等研究人員在復旦大學開展半導體物理和表面物理研究，并與他們合作培養了一支優秀的研究隊伍.陸昉、侯曉遠、金曉峰、資劍等人是其中主要代表，他們是在前后兩代人的共同培養下，相繼在復旦大學獲得博士學位并留校任教.這些學生為該校物理系的發展作了不懈努力，相繼取得了出色的成績.陸昉曾擔任物理系主任，現任復旦大學副校長；侯曉遠、金曉峰、資劍均被教育部遴選為“長江學者獎勵計劃”特聘教授；資劍曾兩次被科技部聘為973項目首席科學家.

雖然“文革”運動爆發后，謝希德不再兼任中科院上海技術物理研究所副所長，但一直關心所內科研人員的成長，她早期組建的科研隊伍逐漸培養出了許多優秀的專業人才.例如，沈學礎指導了一批博士研究生，他們后來在半導體器件與物理研究領域作出了突出成績，其中代表人物有上海技術物理研究所所長陸衛研究員、上海交通大學沈文忠教授等.陸衛于1997年入選國家人事部首批“百千萬人才工程”國家級人才，沈文忠曾被聘為教育部“長江學者獎勵計劃”凝聚態物理學科特聘教授，并于2007年入選“新世紀百千萬人才工程”國家級人才.

1980年代至1990年代，謝希德與學生、合作者在復旦大學物理系和上海技術物理研究所培養出來的上述這些學生，是其學術譜系的第三代的主體.本世紀初以來，他們培養的學生構成了這支譜系的第4代.

3 半導體物理研究傳統的形成與傳承

謝希德留學回國以后，在近半個世紀內逐步形成了自己的半導體物理學術譜系，其中初步形成了以下兩個方面的研究傳統.

3.1 以表面物理為主要研究方向

半導體表面和界面研究對于促進半導體技術的發展具有重要意義.材料的表面性狀在很大程度上決定著器件性能的穩定性.早期由于技術條件和加工工藝水平的限制，研究者難以嚴格控制半導體表面性狀，只能對其表面實施鈍化處理.隨著超高真空技術的發展，半導體材料的制備工藝不僅可以保證表面清潔，并且能夠在超高真空中進行表面物理實驗研究.1970年代末，半導體表面科學在歐美國家得到了很大發展，表面和界面物理也逐漸成為材料科學新興的研究領域.謝希德認識到這方面研究的重要性及其應用前景，立即轉向該研究領域，隨后取得了重要的研究成果，近30年來，其后代學生也在該方向不斷取得出色的科研成績.

復旦大學王迅院士先后對InP、GaAs、Si、SiC等材料的表面性質進行了大量研究，他主持的“InP極性表面的原子結構和電子態研究”和“Ⅲ－Ⅴ族化合物半導體的極性表面和界面研究”，分別獲得1988年和1995年國家教委科技進步二等獎.同時，他在研究工作過程中，還培養了一支優秀的人才隊伍.這支隊伍在兩代導師研究工作的基礎上，不斷開拓新的研究方向.例如，復旦大學侯曉遠教授開辟了有機半導體薄膜物理與器件研究；金曉峰教授后來長期致力于表面與超薄膜磁性的實驗研究；資劍教授開始從事半導體低維結構的振動特性、光子晶體、自然界光子結構及結構色、液體表面波在周期結構中的傳播等方面的研究.他們分別組建了自己的科研團隊，已經取得了許多出色的成果.

美國著名物理學家科恩（W.Kohn）評論認為，謝希德在復旦大學開展表面物理研究是一種明智的選擇.［1］在回顧復旦大學物理系的發展歷史時，王迅院士也說過：“復旦大學能夠在國內躋身于領先地位，我想謝希德先生所開拓的學科是國內公認的，而且在國際上大家也是認可的.”［6］對此，諾貝爾獎獲得者崔琦曾經評價說：“謝希德就是中國表面物理學的先驅和開拓者，我想這是對她貢獻的評價.她本人在科學上所作的貢獻，可能深遠地影響幾代人.”［6］目前，該校表面物理學研究經過幾代人的共同努力，取得了豐碩的科研成果，復旦大學應用表面物理國家重點實驗室已成為我國表面物理學研究和人才培養的重要基地，并在國際物理學界爭得了一席之地.

3.2重視國際學術交流和堅持科學研究的開放性

謝希德強調開展科學研究要有國際化的學術視野，十分重視國際學術交流.她認為，隨著研究領域的新理論、新技術層出不窮，只有堅持開放的思路，積極參加國際學術交流，才能及時了解國內外新的研究動態，把握自己的研究方向.［7］1970年代，她開展表面物理學研究之前，曾對國際前沿研究作了大量調研；“改革開放”以后，她幾乎每年都參加美國物理春季年會的“3月會議”，并為推動我國半導體領域的國際學術交流作出了重要貢獻.

1990年代初，謝希德先后組織召開了“國際半導體物理會議”和“國際表面結構會議”.前者是國際半導體界最為重要的會議之一，之前一直由西方發達國家組織召開.1988年，在謝希德和黃昆的領導下，我國開始向國際純物理和應用物理協會半導體委員會提交了舉辦會議的申請.這次會議申辦工作隨后遇到了重重困難和阻礙，美國物理學會成員甚至借用政治問題之名，對北京舉辦會議予以抵制.［8］為了加強高水平的國際學術交流與合作，謝希德帶領有關人員“經過一場艱苦卓絕的戰斗”，最終于1992年在北京成功召開了第21屆“國際半導體物理會議”.在此基礎上，她在上海又成功舉辦了第4屆國際表面結構會議.這兩次會議邀請了許多國際一流學者前來參加學術交流，對于我國半導體物理學研究和發展產生了重要的促進作用.

另外，謝希德反對在封閉的狀態下進行科研活動或培養學術帶頭人，強調科學研究要具有開放性.她認為，科學研究中的“近親繁殖”，“在科學尚未充分發展的歷史條件下，對于傳承傳統的特色，形成學派起過一定的作用，但是，在科學技術高度發展的今天，這種結構已經不能適應形勢了.”［9］謝希德積極支持研究人員到國外學術機構進行訪學與合作研究，她在擔任復旦大學校長期間，鼓勵科研人員要建立起廣泛的學術聯系.改革開放之初，在她的關心和聯系下，該校1978年至1985年就有600多人參加了國外學術交流活動.

謝希德這種開展研究工作的理念，在其學術后輩中得到了繼承.王迅院士曾表示：“我是傳承了我們老一輩教師的心愿，把他們的希望傳給了我們的學生一輩乃至我們學生的學生.”［10］他同樣反對“近親繁殖”現象，并多次指出，在基礎學科領域的青年教師成大器者，要在國外名校或著名實驗室工作過，最好受到名師的指導，另外必須經常參加國際重要學術會議與一流的科學家對話，多在國外大學或國際學術會議上作邀請報告，最好能在國際學術機構中任職.他們積極引進國內外優秀人才，加入自己所籌建的應用表面物理國家重點實驗室，關于實驗室主任遴選，也決不局限于同門相傳，而是放眼國際.該實驗室自成立以來4次更換實驗室主任，其中有2次是通過“請進來”的方式完成的.他建議本校畢業的博士生，要到國外進行一段時間的訪學或合作研究.該實驗室的金曉峰、侯曉遠、資劍等諸位教授是復旦大學物理系自己培養的優秀人才，他們均先后多次到國外著名學術機構進行合作研究，逐步開辟了與自己導師完全不同的研究方向.因此，堅持科學研究的開放性，開展科研工作要具有國際學術視野，重視學術交流，已經成為復旦大學物理系幾代人的基本理念，形成了一種傳統.

4 結語

從科學發展歷史來看，著名科研機構能夠引領科學前沿，除了它擁有一流的科研條件之外，也因為其中具有戰略眼光的科學大師把握科研方向，組建研究團隊，以及形成優良的研究傳統.謝希德留學回國后與黃昆合作領導開展了全國首個半導體專門化培訓班，之后又創辦了復旦大學半導體物理專門化，并聯合中科院上海分院籌建了上海技術物理研究所；為了推動我國表面物理學的建立與發展，她在復旦大學開展半導體表面和界面性質理論研究的基礎上，帶領學生成功籌建了應用表面物理國家重點實驗室.

謝希德在半個世紀內培養了大量半導體物理專業人才，初步形成了自己的學術譜系，其學術視野、研究風格以及發展我國半導體物理學的歷史責任感，對于后代研究人員產生了重要影響.她不僅搭建了先進的科研平臺，同時帶領一批青年學者廣泛開展國際學術交流與合作，營造出有利于科學創新的學術環境，不斷拓展研究領域，為我國半導體物理和表面物理學科的發展做出了重要貢獻.

1 復旦大學應用表面物理國家重點實驗室.光輝的一生，崇高的品質——深切懷念謝希德教授［A］.王迅編.謝希德文選［C］.上海：上海科學技術出版社，2001：25，26.

2 陳辰嘉.憶創辦中國第一個五校聯合半導體專門化［A］.夏建白等編.自主創新之路——紀念中國半導體事業五十周年［M］.北京：科學技術出版社，2006：8－9.

3 復旦大學物理系編.風雨春秋物理系［M］.上海：復旦大學物理系，2005：134－138.

4 阮剛.我與上海技術物理研究所——若干“記憶憂新”的雜憶［A］.中國科學院上海技術物理研究所建所50周年文集［C］.上海：上海技術物理研究所，2008：477.

5 中國科學院上海技術物理研究所.懷念我所創始人謝希德教授［A］.王迅編.謝希德文選［C］.上海：上海科學技術出版社，2001：32.

6 王增藩，劉志祥.謝希德傳［M］.上海：復旦大學出版社，2005：184.

7 謝希德.讓人才脫穎而出［A］.王迅編.謝希德文選［C］.上海：上海科學技術出版社，2001：71－72.

8 Questions Raised about Beijing Conference［J］.Physics Today.1991，44（12）：62.

9 謝希德.盡快改變“近親繁殖”的師資結構［A］.王迅編.謝希德文選［C］.上海：上海科學技術出版社，2001：73.

10 營造快樂教學的人——中科院院士王迅訪談［J］.科學生活，2004（4）：36.