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探秘1956年出版的半導體科普書

2023-01-03
來源:21ic

一本舊書背后到底有什么故事?最近小編在舊書店淘了一本頗具年代感的書——《半導體》,充滿想象力空間的書名如同女裝大佬,打開之前,你壓根不知道這是講純粹的知識,還是具有時代特色的故事。不幸的是,這本書是前者,閱之即困。一本純粹的1956年出版的半導體科普書,純到全書一個修辭都沒有,出版社怕你睡的不扎實,還是繁體字。

當然,這些都是時代的烙印。看完之后,小編很悲觀,一方面由于這本書非常學術,是我生發路上的絆腳石。另一方面,此書背面內容概要上有一句稱“只要具有中學物理知識就可以看懂”。這里面頻頻提到量子學,你跟我說中學可以駕馭?好吧,我承認我是人類進化的反向例子。

但是事物總有兩面性,就像本文第一段說這本書如同女裝大佬,細品之下可以將你掰彎,將這本枯燥書細品一下,暗藏水月洞天。

此書作者蘇聯科學院院士約飛(Abram Ioffe)就大有來頭。生于1880年,死于1960年,這是一個詭異的時間線,觸及沙俄、列寧時代、斯大林時代、赫魯曉夫時代。顯然,他必定目睹了戰爭和大饑荒的殘酷。而能在如此多樣體制下活得風生水起,到底是什么神人?

約飛

約飛出生在一個中產階級猶太家庭,位于蘇聯羅姆尼小鎮(現烏克蘭的蘇美爾)。1902年從圣彼得堡國立理工學院畢業,此后約飛還給威廉·倫琴當過實驗室助手,就是那個倫琴射線的倫琴,那位獲得首屆諾貝爾物理學獎的倫琴。

1905年,約飛在慕尼黑大學獲得博士學位。他的論文研究了介電晶體的電導率/電應力。

但約飛拒絕了與倫琴一起合作的機會,拿到博士證之后就回到祖國,在圣彼得堡理工學院上班了,拿到教授職稱。值得一提的是,他用實驗確定了電子電荷的存在,區別于密立根的油滴實驗,在約飛的實驗中,用紫外線照射鋅金屬的微粒來發射電子。并將帶電的微粒在電場中克服重力平衡,以便確定電荷存在(發表于1913年)。此后還拿到了哲學碩士和物理學博士頭銜。1918年,約飛成為國家放射與x射線研究所物理與技術部門的負責人。這個部門在1917年成為列寧格勒物理技術學院(LPTI)。

1952年至1954年,約飛擔任蘇聯科學院半導體實驗室的負責人,該實驗室于1954年改組為半導體研究所。約飛死后,LPTI在1960年直接更名為約飛物理技術研究所,它是俄羅斯領先的研究中心之一。

再說四點:

1,月球有個隕石坑叫“Loff”,就是用約飛的名字命名;

2,俄羅斯海洋和極地研究船“Academic Ioffe”以他的名字命名。

3,小行星5222 Ioffe以他的名字命名。

4,他的學生Pyotr Kapitsa(卡皮察)、Nikolay Semyonov(謝苗諾夫)獲得了諾貝爾獎。

蘇聯郵票上的約飛

有的資料說朗道(獲得過諾貝爾物理學獎)也是約飛的學生,畢竟都在一個物理研究所。但朗道只承認自己是波爾的學生。

列夫·朗道

在1920年代,約飛就表現出非凡的科學成就,涉及核物理,聚合物物理和半導體物理。30年代初,他指出半導體材料是電子技術的新材料,他和Я.И.夫倫克耳在半導體的導電性的研究中提出阻擋層的概念,他的有關半導體中的兩種載流子和它們的遷移率的研究開辟了人們對N型和P型半導體的研究方向。他從開發新能源著眼,研究半導體的光電轉換以及半導體致冷,在當時都是開創性的工作。

約飛的時代背景非常特別,一個科學與政治的大染缸。

物理學界的內部社會結構及其與當局的關系是相當復雜的。這里有兩大陣營:新物理學的支持者和反對者。約飛屬于前者,是相對論的擁護者。從《半導體》這本書中多次提到量子學,顯然約飛也是量子學的小迷弟。

但20年代末到30年代這一段時期內,蘇共加強了對意識形態的控制。物理學就叫辯證唯物主義,愛因斯坦、波爾等這些非馬克思經典理論就歸為唯心。而朗道就在當時的“大清洗”活動中被戴上了“德國間諜”的罪名,被送到莫斯科最嚴厲的監獄。

雖然這本書叫《半導體》,但當時蘇聯最得意的還是核物理研究。書的結尾寫道,“估量半導體學說的發展前途時,應當注意到這是最年輕的科學部門之一。按年齡來講它相當于原子核學說,按起發展速度和意義來講半導體學說是緊隨核子物理學之后的一種?!?/p>

那批擅長核物理的蘇聯科學家們,居然存在約飛這樣的大佬,站出來直接來一場“半導體知識”科普,并表示未來不可限量。

《追思,謝希德教授紀念文集》一書中提到,在50年代初,蘇聯的約飛院士的學術思路在我國占有主要影響。謝希德教授是中國科學院學部委員(院士)、第三世界科學院院士,復旦大學原校長,上海杉達學院原校長。主要從事半導體物理和表面物理的理論研究,是中國這兩方面科學研究的主要倡導者和組織者之一

當然這本《文集》還提到:約飛排斥能帶理論,在器件研究上只重視對溫差器件的研究。這兩種科學研究路線的差異十分明顯。從20世紀50年代至今的四十幾年來半導體晶體管器件和集成電路的持續高速發展的事實來看,前者無疑是正確的方向。

發現曾經大佬的固執理論有錯誤,說明時代科學的進步,也表明約飛所在年代是半導體孕育的年代,是爆發的前夜。

而1952年,遠在美國的貝爾實驗室的技術研討會和晶體管專利授權,已經開始大大促進半導體的發展了。

中國在1956年出版了這本書意味著什么?那一年,黨中央發出了“向科學進軍”的偉大號召。根據國外發展電子器件的進程,提出了中國也要研究半導體科學,把半導體技術列為國家四大緊急措施之一。

之后,中國科學院應用物理所首先舉辦了半導體器件短期培訓班。把黃昆、吳錫九、黃敞、林蘭英、王守武、成眾志等講授半導體理論、晶體管制造技術和半導體線路的專家請回來。并在北京大學、復旦大學、吉林大學、廈門大學和南京大學五所大學內開辦了半導體物理專業,共同培養第一批半導體人才。

這類《半導體》啟蒙書籍們吹響了中國進軍半導體產業的號角。不忍細讀,一呲溜就滑進了夢鄉,那里中國半導體實力已經走上了世界之巔。也許這又是此書的另一個魔力。



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