书城社会科学成电教师风采
7610400000005

第5章 大写人生——访中国科学院院士陈星弼(1)

75年人生如白驹过隙,当年同济大学的风华少年如今已是我国半导体器件及微电子学专家,在科研领域硕果累累:他负责过“八五”国家科技攻关重点项目,国家自然科学基金重点项目及国防科工委及各种省、部级项目近20项;获得美国发明专利两项、中国发明专利三项;获国家发明奖及科技进步奖两项,国家教委及省部级奖13项。他是中国电子学会会士、美国IEEE高级会员、中国国家自然科学基金评审员。

求学少年正风华

陈星弼祖籍浙江省浦江县青塘镇,祖父曾为清朝武举人。父亲陈德徽在贫寒的家境中艰苦学习,后求读于杭州之江大学化学系。(杭州之江大学是美国基督教新教各派在中国内地所设立的十三所教会大学之一。1952年夏,全国高等院校院系调整,之江大学结束。)母亲徐呵梅小时就聪明过人,她的父亲不仅特许她不缠小脚,还允许她读书,直至进入上海大学读文学。

陈星弼三岁时入小学,三年后,日寇侵华烽火蔓延至上海,他随父母辗转于余姚、浦江、重庆,后又因躲避日机轰炸迁到合川。陈星弼少小离家,幼时就已养成了吃苦耐劳和独立自主的习惯。抗战时期,生活十分艰苦,他虽成绩优异,也想过辍学谋生。但父亲以宦海沉浮的经历,坚持要求他继续读书,直至学到科学技术能为国家做实事为止。

中学时,物理老师居小石先生对陈星弼影响颇大。陈星弼回忆说:“我从小做习题,不管是否会做,我都自己做,不去问别人。这一点在高中三年级时得到了教物理的居小石老师的表扬。”那时是抗战胜利后的第二年,陈星弼从内地转读上海敬业中学时,许多功课不容易赶上。有一天,居先生突然对全班同学说:“你们都应该向陈星弼学习,他的习题明显都是自己一个人做的。不管做得错与对,都有他特别的做法,而且愈做愈好。”这位老师还鼓励陈星弼一辈子要做傻瓜(老实人),意思是不要投机取巧。在漫长的求学、研究生涯中,陈星弼对这些话记忆犹新,他动情地说:“这位老师对我的人生影响非常大,我很崇拜他。”

一年后,陈星弼通过考试被同济大学录取为奖学金学生。先学一年德语,然后就读于工学院电机系。他的学习不拘一格,在自己的专业之外,他还旁听物理系及机械系的课,这位16岁就入高等学府的少年,对一切他认为伟大的东西都有浓厚的兴趣。他曾为听海森堡弟子的课步行很远,他也曾常常去听一位数学教授讲课,这位老师是20世纪最伟大的数学家希尔伯特的学生。有趣的是,自称喜欢“搞点旁门别类”的陈星弼,学习工程力学及画法几何比本专业的主要课程还学得好。

曾有记者好奇地问陈星弼先生,读大学时,还是童心未泯的年龄,“怎没有贪玩之心呢?”陈星弼先生幽默地说他那时已深谙高级的“玩耍”之道,在学习中的“玩”比吃喝玩乐有趣多了。关于生活中的“玩”,陈星弼兴致勃勃地回忆起年少时爬峨眉山的趣闻,一群青春活泼的年轻人曾花三四天时间爬上山去。“我们看到了半米长的蚯蚓,还看见了会唱歌、会弹琴、长胡子的青蛙。”暮年的陈星弼朝花夕拾,讲起来有声有色。

“但是再好玩也只有这么多内容,科学你一进去,里面五花八门,乐趣多得不得了。”从大学时起,科学海洋中的乐趣就深深吸引了陈星弼,他从同济起航,开始了几十年不平凡的研究生涯。

青衫磊落学海行

1952年,21岁的陈星弼大学毕业。那时我国开始院系调整,他被分配到厦门大学电机系。翌年,他又随同厦大电机系电讯组的教师一起重新组合于南京工学院(即现在的东南大学)。在这里,他辅导电工基础课,大量地批改作业增加了他在数据上的积累。

1955年,党和国家号召向科学进军,第二年,我国开始进行电子计算机及半导体的科技事业,陈星弼又被成都电讯工程学院(现电子科技大学)派往中国科学院应用物理研究所(后改为物理研究所)的半导体室(后扩建为半导体研究所)参加进修与工作。虽然物理是他之前未曾接触的领域,但喜欢“旁门别类”的性格助他跨越了转专业的难关。陈星弼自学了从物理系的四大力学到与半导体有关的专业课。1958年,27岁的陈星弼利用业余时间,对当时新出现的漂移晶体管应用于计算机中的饱和区工作的存储时间问题,做了系统的分析,论文发表于1959年的《物理学报》上,并在20世纪60年代P.R.Prichard的晶体管的电特性的专著中被引用。从该书引用的论文中可知,此文是该方面的最早的研究成果。

1959年,陈星弼回到学校。当时他受命去教半导体物理。这是一门学生普遍认为很难的课程。让学生惊讶的是,年轻的陈星弼老师,上课不带讲稿,每次他走上讲台,摸出一张像香烟盒大小的纸片,就滔滔不绝地讲起来,只是偶尔看看纸片上的备忘摘要。

为了达到对课程滚瓜烂熟的程度,陈星弼在课前做了大量的准备工作。他认为要教好书,首先要把有关内容融会贯通,然后联系学生实际,考虑如何启发思维及如何条理化以便于学生掌握。他甚至为讲一句话事先琢磨很久,思考最佳的表达方式。

这样,一门让学生头疼的课反而使他们兴趣浓厚,同学们甚至在多年后仍对陈星弼老师的课记忆犹新。

陈星弼为人正直、坦率,由于不愿随俗且家庭出身又不好,在“文化大革命”时期被无限上纲而首先被打倒。后来又被首批点名去“五七”干校劳动。他的夫人也因动乱时期受到惊吓而患病,长期需要照顾。

尽管如此,在改革开放之前,陈星弼还利用业余时间从事理论研究。在晶体管电荷分析法发表后不久,他首先论证了电荷法的理论基础,并导出了变化速度比晶体管截止频率高十倍的新的电荷法的基本方程。他利用传统的电荷镜像法,颇具匠心地创造了一种在一维方向介质是不均匀的镜像电荷的方程。这是对经典方法的一个重大突破,具有重要的理论意义。

在教书研究之余,作为第一作者,陈星弼还编写了适用于工科院校的《半导体物理》、《晶体管原理》、《固体原理》、《晶体管理论与设计》等教科书。其中不少至今仍被国内著名大学用做教材。

上下求索硕果丰

1980年初,陈星弼被派往美国参加国际会议。同年8月,他作为访问学者前往美国Ohio大学。第二年初,他转到加州大学Berkeley分校,与胡正明教授合作,从事以功率MOST为核心的新型电力电子器件及其集成电路这一领域的研究。处在新兴的时代,确定研究方向的陈星弼绽开朵朵才智之花。

在集成电路领域中,功率MOST电阻与耐压的矛盾是关键问题。1982年,陈星弼首先用变分原理求出了纵向器件中考虑电流二维流动的最佳外延层(耐压层)杂质分布及外延层厚度,并给出了最低导通电阻与击穿电压的关系。论文一发表,就备受国际上功率器件专家的关注,许多学者在研究论文中也引用陈星弼的研究成果。