探秘1956年出版的半导体科普书

一本旧书背后到底有什么故事?

文︱亚亚君

图︱网络

最近小编在旧书店淘了一本颇具年代感的书——《半导体》,充满想象力空间的书名如同女装大佬,打开之前,你压根不知道这是讲纯粹的知识,还是具有时代特色的故事。

不幸的是,这本书是前者,阅之即困。一本纯粹的1956年出版的半导体科普书,纯到全书一个修辞都没有,出版社怕你睡的不扎实,还是繁体字。

当然,这些都是时代的烙印。看完之后,小编很悲观,一方面由于这本书非常学术,是我生发路上的绊脚石。另一方面,此书背面内容概要上有一句称“只要具有中学物理知识就可以看懂”。这里面频频提到量子学,你跟我说中学可以驾驭?好吧,我承认我是人类进化的反向例子。

但是事物总有两面性,就像本文第一段说这本书如同女装大佬,细品之下可以将你掰弯,将这本枯燥书细品一下,暗藏水月洞天。

此书作者苏联科学院院士约飞(Abram Ioffe)就大有来头。生于1880年,死于1960年,这是一个诡异的时间线,触及沙俄、列宁时代、斯大林时代、赫鲁晓夫时代。显然,他必定目睹了战争和大饥荒的残酷。而能在如此多样体制下活得风生水起,到底是什么神人?

约飞

约飞出生在一个中产阶级犹太家庭,位于苏联罗姆尼小镇(现乌克兰的苏美尔)。1902年从圣彼得堡国立理工学院毕业,此后约飞还给威廉·伦琴当过实验室助手,就是那个伦琴射线的伦琴,那位获得首届诺贝尔物理学奖的伦琴。

1905年,约飞在慕尼黑大学获得博士学位。他的论文研究了介电晶体的电导率/电应力。

但约飞拒绝了与伦琴一起合作的机会,拿到博士证之后就回到祖国,在圣彼得堡理工学院上班了,拿到教授职称。值得一提的是,他用实验确定了电子电荷的存在,区别于密立根的油滴实验,在约飞的实验中,用紫外线照射锌金属的微粒来发射电子。并将带电的微粒在电场中克服重力平衡,以便确定电荷存在(发表于1913年)。此后还拿到了哲学硕士和物理学博士头衔。1918年,约飞成为国家放射与x射线研究所物理与技术部门的负责人。这个部门在1917年成为列宁格勒物理技术学院(LPTI)。

1952年至1954年,约飞担任苏联科学院半导体实验室的负责人,该实验室于1954年改组为半导体研究所。约飞死后,LPTI在1960年直接更名为约飞物理技术研究所,它是俄罗斯领先的研究中心之一。

再说四点:

1,月球有个陨石坑叫“Loff”,就是用约飞的名字命名;

2,俄罗斯海洋和极地研究船“Academic Ioffe”以他的名字命名。

3,小行星5222 Ioffe以他的名字命名。

4,他的学生Pyotr Kapitsa(卡皮察)、Nikolay Semyonov(谢苗诺夫)获得了诺贝尔奖。

苏联邮票上的约飞

有的资料说朗道(获得过诺贝尔物理学奖)也是约飞的学生,毕竟都在一个物理研究所。但朗道只承认自己是波尔的学生。

列夫·朗道

在1920年代,约飞就表现出非凡的科学成就,涉及核物理,聚合物物理和半导体物理。30年代初,他指出半导体材料是电子技术的新材料,他和Я.И.夫伦克耳在半导体的导电性的研究中提出阻挡层的概念,他的有关半导体中的两种载流子和它们的迁移率的研究开辟了人们对N型和P型半导体的研究方向。他从开发新能源着眼,研究半导体的光电转换以及半导体致冷,在当时都是开创性的工作。

约飞的时代背景非常特别,一个科学与政治的大染缸。

物理学界的内部社会结构及其与当局的关系是相当复杂的。这里有两大阵营:新物理学的支持者和反对者。约飞属于前者,是相对论的拥护者。从《半导体》这本书中多次提到量子学,显然约飞也是量子学的小迷弟。

但20年代末到30年代这一段时期内,苏共加强了对意识形态的控制。物理学就叫辩证唯物主义,爱因斯坦、波尔等这些非马克思经典理论就归为唯心。而朗道就在当时的“大清洗”活动中被戴上了“德国间谍”的罪名,被送到莫斯科最严厉的监狱。

虽然这本书叫《半导体》,但当时苏联最得意的还是核物理研究。书的结尾写道,“估量半导体学说的发展前途时,应当注意到这是最年轻的科学部门之一。按年龄来讲它相当于原子核学说,按起发展速度和意义来讲半导体学说是紧随核子物理学之后的一种。”

那批擅长核物理的苏联科学家们,居然存在约飞这样的大佬,站出来直接来一场“半导体知识”科普,并表示未来不可限量。

《追思,谢希德教授纪念文集》一书中提到,在50年代初,苏联的约飞院士的学术思路在我国占有主要影响。谢希德教授是中国科学院学部委员(院士)、第三世界科学院院士,复旦大学原校长,上海杉达学院原校长。主要从事半导体物理和表面物理的理论研究,是中国这两方面科学研究的主要倡导者和组织者之一

当然这本《文集》还提到:约飞排斥能带理论,在器件研究上只重视对温差器件的研究。这两种科学研究路线的差异十分明显。从20世纪50年代至今的四十几年来半导体晶体管器件和集成电路的持续高速发展的事实来看,前者无疑是正确的方向。

发现曾经大佬的固执理论有错误,说明时代科学的进步,也表明约飞所在年代是半导体孕育的年代,是爆发的前夜。

而1952年,远在美国的贝尔实验室的技术研讨会和晶体管专利授权,已经开始大大促进半导体的发展了。

中国在1956年出版了这本书意味着什么?那一年,党中央发出了“向科学进军”的伟大号召。根据国外发展电子器件的进程,提出了中国也要研究半导体科学,把半导体技术列为国家四大紧急措施之一。

之后,中国科学院应用物理所首先举办了半导体器件短期培训班。把黄昆、吴锡九、黄敞、林兰英、王守武、成众志等讲授半导体理论、晶体管制造技术和半导体线路的专家请回来。并在北京大学、复旦大学、吉林大学、厦门大学和南京大学五所大学内开办了半导体物理专业,共同培养第一批半导体人才。

这类《半导体》启蒙书籍们吹响了中国进军半导体产业的号角。不忍细读,一呲溜就滑进了梦乡,那里中国半导体实力已经走上了世界之巅。也许这又是此书的另一个魔力。





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