王圩:半导体光电子领域的璀璨之星
在我国半导体光电子学发展的历程中,王圩院士宛如一颗璀璨的明星,以其卓越的科研成就、无私的奉献精神,照亮了该领域前行的道路。他将毕生心血倾注于科研与教育事业,为国家的科技进步和人才培养作出了不可磨灭的贡献。
求学之路:为科研梦想奠基
1937 年 12 月 25 日,王圩出生于河北廊坊文安县。彼时的中国正深陷战火,在艰难的时代背景下,王圩对知识的渴望却愈发炽热。自幼,他便展现出对科学的浓厚兴趣,凭借着自身的勤奋与天赋,在学业上一路奋进。1955 年,王圩以优异的成绩考入北京大学物理系半导体物理专业,自此正式踏上了探索半导体科学的征程。
在北京大学的求学时光里,王圩如饥似渴地汲取知识。他全身心投入到半导体物理专业的学习中,课堂上,他专注聆听教授们的讲解,不放过任何一个知识点;课后,他一头扎进图书馆,查阅大量国内外专业文献,拓宽自己的知识面。半导体物理领域的复杂理论和前沿知识,在他眼中犹如一座神秘的宝藏,等待他去挖掘。他常常与同学们探讨学术问题,思维的火花在碰撞中不断绽放。在浓厚的学术氛围熏陶下,王圩不仅掌握了扎实的专业知识,更培养了独立思考和勇于探索的精神,为日后在科研道路上的拼搏奠定了坚实基础。
科研生涯:开拓创新的征程
1960 年,王圩从北京大学毕业,同年进入中国科学院半导体研究所工作,自此开启了长达六十余载的科研生涯。刚进入研究所,他便投身于无位错硅单晶的研究工作。在当时,国内在这一领域的研究尚处于起步阶段,面临诸多技术难题。王圩凭借着坚韧不拔的毅力和对科研的执着,带领团队日夜钻研。他们不断尝试各种实验方法,对每一个实验数据进行细致分析。经过无数次的尝试与失败,王圩和团队终于率先在国内研制成功无位错硅单晶,为我国硅平面型晶体管和集成电路的发展提供了关键材料支撑,填补了国内该领域的空白,迈出了坚实的第一步。
20 世纪 70 年代,王圩的研究方向转向 Ⅲ—V 族化合物异质结液相外延以及半导体激光器领域。当时,我国的 GaAs 激光器工作温度仅能维持在 77K(液氮温度),这极大限制了其实际应用。王圩深知提高激光器工作温度的重要性,他带领团队深入研究,积极探索解决方案。通过对 Ⅲ—V 族化合物外延方法的开拓与完善,成功解决了高掺杂和结偏位等关键问题,使得我国 GaAs 激光器的工作温度首次提升到室温,这一突破为后续半导体激光器的发展打开了新局面。同时,他还率先在国内研制成功单异质结室温脉冲大功率激光器和面发射高亮度发光管。这些成果具有极高的实用价值,被成功应用在夜视、引信、打靶和精密测距仪等领域,并迅速推广到工厂生产,为我国相关技术领域的发展注入了强大动力。
步入 80 年代,随着光纤通信技术的兴起,对长波长光源的需求日益迫切。王圩敏锐地捕捉到这一科研趋势,毅然投身到长波长镓铟砷磷四元双异质结激光器的研究中。他带领团队攻坚克难,通过采用大过冷度技术和量子剪裁生长技术,历经艰苦努力,成功研制出室温连续工作的 1.55 微米四元激光器,为我国第三代光纤通信研究提供了急需的长波长光源,有力推动了我国光纤通信技术的发展。1987 年,王圩赴日本东京工业大学访问研究。在国外期间,他积极与国际顶尖科研团队交流合作,不断拓宽自己的科研视野。在日本,他创新地提出了一种内岛条形眼流结构的集束导波分布反射(BIG - KBR)激光器,获得了当时处于先进水平的 4 兆赫线宽单纵横输出,这一成果在国际上引起了广泛关注。回国后,他立刻将所学所思应用到实际科研中,主持研制成功国内首批 1.55 微米动态单频分布反馈(DFB)激光器,有效解决了国内发展第三代长途干线大容量光纤通信的燃眉之急。
到了 90 年代,王圩紧跟国际科研前沿,率先在国内开展应变量子阶 1.55 微米 DFB 激光器的研究。他带领团队深入探索量子阱结构在半导体激光器中的应用,成功研制出相关产品,使我国光通信用激光器的研究与国际新一代能带工程研究接轨,进一步缩小了我国与国际先进水平在该领域的差距。此后,王圩持续深耕,指导研究生开展 DFB 主振激光器与扇形结构光放大器的单片集成研究。他还与香港中文大学合作,创新地提出了含扇形光栅的双段 DFB 激光器,并在国际上首次获得峰值功率 4 瓦的 3 皮秒超短光脉冲,在光电子器件集成研究方面取得了重大突破。
荣誉加身:实至名归的肯定
王圩在半导体光电子学领域的卓越贡献,得到了广泛认可与高度赞誉。1988 年,他被授予 “国家有突出贡献中青年专家” 称号,这是对他在科研领域杰出表现的充分肯定。1997 年,凭借在半导体材料和器件研究方面的一系列开创性成果,王圩成功当选为中国科学院院士,这一荣誉是我国科学界的最高学术称号之一,彰显了他在半导体光电子学领域的领军地位。2007 年,他荣获何梁何利基金科学与技术进步奖,该奖项旨在奖励在自然科学领域取得重大成果和显著成就的杰出科学家,再次证明了他的科研成果对我国科技进步的重要推动作用。此外,他还先后获得国家科技成果奖、国家科技进步奖二等奖、国家 “六五” 科技攻关奖、863 计划 “七五” 攻关奖、中国科学院科技进步一等奖等众多奖项,这些荣誉不仅是对他个人科研成就的褒奖,更是对他为国家科技事业无私奉献的认可。
人才培养:桃李芬芳满天下
王圩深知,科技的发展离不开人才的支撑。在专注科研的同时,他始终将人才培养视为自己的重要使命。在长达六十余年的教育生涯中,他倾尽全力,为我国半导体光电子学领域培养了一大批优秀人才。
在教学过程中,王圩严谨认真,注重理论与实践相结合。他亲自为学生教授《光子集成芯片材料与器件进展》《光子芯片集成材料与器件进展》等课程,授课时,他总是以深入浅出的方式讲解复杂的专业知识,引导学生深入思考。他鼓励学生积极参与科研项目,在实践中锻炼能力。他的实验室成为了学生们探索科学的乐园,学生们在他的指导下,从基础实验做起,逐步掌握科研方法和技巧。王圩对学生的论文和研究报告严格把关,每一个数据、每一个结论他都仔细推敲,培养了学生严谨的科研态度。
在培养研究生方面,王圩更是不遗余力。他先后培养了 5 名硕士、22 名博士研究生,这些学生在他的悉心指导下,在半导体光电子学领域取得了优异成绩。其中,有两名获得中国科学院院长奖,一名获得教育部宝钢奖。他的学生们如今已成为我国半导体光电子学领域的中坚力量,在科研机构、高校和企业中发挥着重要作用,继续为我国该领域的发展贡献力量。王圩不仅传授给学生专业知识和科研技能,更以自己的爱国奉献精神、勇于创新精神和严谨治学态度影响着每一位学生,成为他们人生道路上的楷模。
社会贡献:推动学科与产业发展
王圩在科研和教育领域的贡献,对我国半导体光电子学科建设和产业发展产生了深远影响。在学科建设方面,他凭借自身深厚的学术造诣和丰富的科研经验,积极参与制定学科发展规划,为我国半导体光电子学科的发展指明方向。他带领团队开展的一系列前沿研究,提升了我国在该领域的学术影响力,吸引了众多国内外优秀学者的关注与合作,促进了学科的国际化发展。
在产业发展方面,王圩的科研成果为我国半导体光电子产业提供了强大的技术支撑。他研制的各类半导体光电子器件,如单异质结室温脉冲大功率激光器、1.55 微米四元激光器、动态单频分布反馈激光器等,广泛应用于光纤通信、光存储、光显示、光传感等多个领域,推动了相关产业的技术升级和产品更新换代。他还积极推动科研成果的产业化转化,与企业开展合作,将实验室的技术成果成功应用到实际生产中,为我国半导体光电子产业的发展注入了新的活力,促进了产业的繁荣发展。
生活与品格:科研之外的风采
在生活中,王圩是一位和蔼可亲、谦逊低调的人。他与夫人吴德馨携手走过多年,两人都毕业于 20 世纪 60 年代初,所学专业均为半导体,且一毕业就都进入中科院半导体研究所工作。吴德馨于 1991 年当选为中国科学院学部委员(院士),夫妻二人在科研道路上相互支持、相互鼓励,成为科学界的佳话。王圩生活简朴,对物质享受没有过多追求,他将更多的精力投入到科研和教育事业中。他为人谦和,与同事相处融洽,无论是在研究所还是在学术交流活动中,他总是以开放的心态与他人交流合作,倾听不同的意见和建议,深受大家的尊敬和喜爱。
2023 年 1 月 26 日,王圩因病医治无效,在北京逝世,享年 86 岁。他的离去,是我国科学界、教育界的重大损失。但他留下的宝贵科研成果、培养的大批优秀人才以及他所展现出的爱国奉献、勇于创新、严谨治学的精神,将永远激励着后来者在半导体光电子学领域不断探索前行。王圩院士的一生,是为国家科技事业无私奉献的一生,他的名字和功绩将永远铭刻在中国科技发展的史册上,熠熠生辉。