邹元爔
邹元爔，冶金学家，半导体材料专家，中国冶金物理化学活度理论研究的先驱，中国科学院学部委员。在含氟铁矿石及钒钛磁铁矿石进行高炉冶炼的研究中，在以硅铁还原法制取稀土硅铁合金的生产工艺方面，在纯金属冶金和砷化镓等化合物半导体材料制备及其深能级缺陷本性研究中，邹元燨均做出了创造性贡献。他是将冶金物理化学对象从钢铁冶金、有色冶金延伸到高纯金属和半导体材料冶金的开拓者；培养了一批高级科技人才。
邹元爔，字立清。1915年10月6日出生于浙江省平湖县的一个职员家庭。父亲邹宏宾是早期同盟会会员，曾任浙江大学教授。1929 年邹元爔就读于浙江省立高级中学。他从小勤奋好学，学习成绩优异，1933 年获上海吴蕴初奖学金，并考入浙江大学化工系。1937 毕业后他到南京国民政府资源委员会冶金室工作。抗日战争爆发后，他从南京内迁，先在长沙精铜炼厂任工务员，1939 年到重庆炼铜厂任助理工程师，1942 年到昆明云南钢铁厂任副工程师。同年，他以第一名成绩获林森奖学金，取得官费留学机会，次年入美国匹兹堡卡内基理工学院读研究生。1947 年2 月获冶金学科科学博士学位，邹元爔是该校该届唯一获博士学位者，毕业庆典上位居行列之首，深受师长称誉。此后，邹元爔怀着建设祖国的迫切心情，于1947年6 月回到祖国，先在资源委员会南京钢铁事业管理委员会任工程师，同年10 月应浙江大学竺可桢校长之邀到浙大化工系任教授。他以渊博的学识循循善诱地培育学生，深受大家尊敬。
中华人民共和国成立后，1952年2月邹元爔应周仁之邀到中国科学院工学实验馆（中国科学院上海冶金陶瓷研究所前身）任研究员和室主任。从此，他以满腔热情投身到发展祖国化学冶金和半导体材料的事业中，直到生命最后一息。
1961 年5 月，冶金陶瓷研究所调整后，他出任中国科学院上海冶金研究所副所长兼室主任，1978 年6 月任所长，1983 年12 月退居二线，任名誉所长等职。邹元爔在担任所长的6 年中，团结全所同志，治理了“文化大革命”期间给科研工作造成的混乱局面，并确定了上海冶金研究所的三大学科方向——功能材料、微电子学、金属腐蚀及防护。这一正确决定一直沿用至今。邹元爔1980 年11 月当选中国科学院学部委员，担任过第三届全国人民代表大会代表，第五、第六届中国人民政治协商会议全国委员会委员，第三届上海市政协委员，国务院学位委员会学科评议组成员，国家科委材料科学学科组成员，中国金属学会常务理事，中国电子学会理事，中国化学学会理事和上海市金属学会副理事长等职。
邹元爔在几十年科学研究生涯中勤奋耕耘，写下了170 多篇学术论文，并在不同阶段为我国化学冶金和半导体材料领域的发展和科技政策提出了许多建设性意见。他重视学术交流，积极向国内外学术界介绍冶金和半导体材料方面的最新成就。在他的倡导和主持下，由中国金属学会及有关单位组织，上海冶金研究所承办，召开了全国第一届冶金过程物理化学、全国第一届纯金属元素提纯、全国第一届砷化镓及其他有关化合物半导体材料等学术会议，为促进和推动这些领域的学术发展作出了贡献。他十分重视人才培养，亲自带出了20 多位研究生。此外，他还参与创办上海科技大学冶金系，并一直担任该校校务委员会委员，兼任教授和材料科学系名誉主任等职，为教育事业贡献了力量。
邹元爔从青年时代起就立志报效祖国，振兴中华。50 年代他参加了九三学社，1980 年3 月加入了中国共产党。1981 年他被评为中国科学院上海分院系统的优秀共产党员。邹元爔不仅是治学严谨、卓有成就的科学家，同时也是热情奔放的诗人。他有很高的文学修养，身后留下的诗词不下400 余首，诗中处处流露出他热爱祖国和热爱生活的激情。他生平崇敬爱国诗人陆游，晚年常以陆放翁的诗句“一片孤忠千里志，雄关要隘任驱驰”自勉。
冶金新工艺的开拓者之一
1952 年2 月邹元爔到工学实验馆工作时，正是周仁等深入研究球墨铸铁之时，他们探索了加镁方法，研究合金元素和热处理对球墨铸铁金相结构和机械性能的影响，以及在铸件上的应用。此项成果获1956年国家自然科学三等奖。
1953 年我国急需开发内蒙古白云鄂博铁矿，建设包头钢铁公司。但该铁矿石中含有大量萤石和稀土元素，为世界所罕见。其高炉冶炼在世界炼铁史上也没有成熟的经验，是一项开拓性的工作。当时上海冶金陶瓷研究所所长周仁是中国科学院“两矿”（白云鄂博铁矿和大冶铁矿）领导小组组长，他知难而上，为冶金陶瓷研究所接下了白云鄂博铁矿石高炉冶炼的研究任务。他在所内进行了总动员，并迅速组织了会战组，同时任命邹元爔为研究该矿的技术总负责人。在周仁的组织引导和亲自参加下，邹元爔和徐元森等迅速建成了一座1 立方米的试验小高炉，他们一方面进行实验室试验，同时也进行小高炉冶炼试验，系统地研究了氟在高炉冶炼中的行为，包括氟对高炉型炉渣的物理化学性能的影响和氟在高炉冶炼过程中的变化和分布规律。他们摸清了含氟炉渣对高炉冶炼的影响及其对不同耐火材料的侵蚀情况；阐明了氟从矿石和炉渣中挥发的机理及其对高炉钢结构的腐蚀情况；提出了白云鄂博矿的造渣制度和提高冶炼强度的方案；解决了氟对高炉钢结构和对高炉耐火砖衬的腐蚀问题。为苏联专家设计包钢炼铁高炉提供了可靠的关键技术资料和理论依据。特别是高炉耐火砖衬问题，苏联专家设计时原计划仅在高炉缸部分用炭砖，而周仁、邹元爔等的研究表明，高铝砖和铝镁砖等在高氟炉渣中都很快就被侵蚀，只有炭砖才能抗高氟炉渣的侵蚀，才改为从炉缸到炉身下部（风口带除外）全部改用炭砖，避免了一次可能发生的大事故。这项研究工作获得了1982 年国家自然科学三等奖。
为了从含4％ -5％稀土氧化物的包钢高炉渣中提取宝贵的稀土元素，邹元爔提出用硅铁还原法还原渣中稀土元素，制造稀土硅铁合金成功。当时称这种合金为“包钢第一号合金”。此法具有原料低廉和设备简单等优点，为我国稀土资源综合利用作出了重要贡献。这种回收稀土金属的工艺在世界上没有先例，因此获得1965 年国家创造发明二等奖，并多次受到国家领导人的表扬。
1957 年国家急于开发攀枝花钒钛磁铁矿，其高炉冶炼也是世界上的一大难题。徐元森和邹元爔等系统地研究了含钛高炉型炉渣的物理化学性质及矿物组成，探明了含钛炉渣在高炉冶炼条件下变稠的机理，在1 立方米小型试验炉上进行试验时，根据徐元森的建议，创造性地采用了特种吹炼风口，解决了高钛渣堵塞炉缸的技术关键，为攀枝花钢铁公司高炉设计和冶炼方案的选择，提供了可靠的技术资料和理论依据。该项工作于1982 年获国家自然科学四等奖。
同一时期内，邹元爔还领导了湿法冶金和炼钢等研究，如钴的提取、氧化铝的浸出、氧化钦和锰的提取等，成果出色，为我国多种矿产的综合利用做出了重要贡献。
发展了冶金物理化学的活度理论
冶金物理化学中的“活度”概念是研究高温熔体实际反应的有力工具，它可理解为“有效的浓度”。邹元爔在1947 年向美国卡内基理工学院提交的博士论文《在液态铁和银之间某些元素的分配》中，利用液态铁和银互不相熔的特性，成功地测定和计算了铜、锰、硅和硫等元素在液态铁中的活度系数及其受铁中碳的影响，修正了炼钢过程中传统的脱硫机理，并为液态金属中元素活度的测定提供了新的途径。这一研究工作的成功，不仅使他雄踞全校毕业生之首，也为他以后的事业奠定了基础。
1952 年起，邹元爔创建并领导了上海冶金陶瓷研究所冶金物理化学研究工作，完成了《氟对高炉炉渣粘度、熔化性及脱硫力的影响》等３０多篇系列性的学术论文，分别刊登在《中国科学》、《金属学报》和《科学通报》等学术刊物上。这些论文内容广泛，涉及熔渣和金属中组分的活度、渣和金属间的平衡、火法和湿法冶金过程的物理化学基本理论。所完成的大量二元系、三元系冶金体系中组分活度和金属间化合物生成自由能的研究，为冶金物理化学积累了宝贵的数据，其中不少内容已被收入大学教科书和大百科全书。此外，在活度测量中，邹元爔打破了黑色冶金工作者常用铁作金属相的传统做法，采用某些有色金属相，然后借助变通吉布斯－杜亥姆公式和两组元活度系数之和或商来分别求得各组分的活度，从而成功地解决了国际上长期存在的坩埚材料选择和化学反应设计以及微量元素活度测定等难题。
在邹元爔的领导下，上海冶金陶瓷研究所50-60 年代的冶金物理化学研究水平，不仅在国内领先，而且在国际上也较有声誉。
应用冶金原理提纯高纯元素和制备半导体材料
60 年代开始，根据世界科技发展趋势，邹元爔急国家之所急，不顾高龄，毅然转向纯金属和化合物半导体材料的研究领域。他将冶金原理应用到高纯元素的提纯和化合物半导体材料的制备。他巧妙地利用冶金熔体间反应，以及沉淀精炼、分级结晶、萃取、升华、精馏和真空蒸馏等多种方法以提纯单质元素。在他领导下，镓、磷、砷等高纯元素的制备工艺在国内有关工厂推广，并分别得到1964 年国家计委、国家科委、国家经委工业新产品三等奖。
为了实现砷化镓、锑化铟、砷化铟和铟锑铋等Ⅲ－Ⅴ族化合物晶体的高纯度生长，邹元爔从分析晶体中剩余施主和受主的本质出发，提出并完成了常用的石英容器进行高温特殊处理的方法，从而大幅度降低石英中杂质钠和一些重金属元素的含量。此方法在1983 年获国家发明三等奖。
此外，在邹元爔指导下完成了石英舟涂膜新工艺，常压液封原位凝固生长不掺杂的半绝缘砷化镓单晶新方法，以及倾侧法液相外延生长高质量砷化镓薄膜等研究。这些工作在1985 年获国家科技进步二等奖。
创造了研究半导体材料深能级缺陷的新方法
邹元爔发表的关于半导体物理化学方面的学术论文共70 多篇。他的贡献不仅在于将冶金物理化学的原理延伸到半导体材料的研究中；更重要的是，他将固体半导体材料缺陷和冶金熔体这两个看来完全不同的学科领域统一于化学这门基础学科之中，为物理化学的应用、发展和开拓作出了重要贡献。
70 年代开始，邹元爔从冶金学的角度提出了有关砷化镓质量的三个关键问题，即未知受主、结构缺陷和“迁移率刽子手”。1972 年他总结了国内外不同方法生长的Ｎ型砷化镓载流子浓度和迁移率的数以百计的数据，从中归纳出剩余受主与剩余施主浓度之间的一个相关函数关系。据此他大胆地预言砷化镓材料中存在着当时人们尚未认识到的受主缺陷种类，即所谓“未知受主”，它们影响着材料的补偿度。通过实验，他发现化学杂质钠就是常被忽视的未知受主之一。后来随着砷化镓纯度进一步提高，他又发现未知受主中除钠外，还存在着某些受主型结构缺陷（非杂质）。1974年，邹元爔根据砷化镓中一些缺陷间的反应，推测可能存在GaAaVGa和ASGaVGa两个能级位置不同的受主缺陷，它们相伴存在，并且浓度几乎相等。这个预言，在1975 年被国外学者朗和劳根用当时新发明的深能级瞬态能谱仪的测试结果所证实。这两个受主缺陷命名为A 和B 陷阱。“迁移率刽子手”实质上是一种空间电荷散射中心，它对载流子的散射截面比普通电离杂质的几乎大2 个数量级，严重影响了砷化镓材料?牡缪阅堋Ｔ谧拊獱x领导下，对液相外延和气相外延砷化镓材料作了大量实验，揭示了它的微观结构是某种硅氧复合体。
80 年代初，随着人们对半导体材料中缺陷研究的不断深入和砷化镓器件的迅速发展，国际上不少理论学家和实验学家的注意力纷纷集中到砷化镓材料中所谓“EL2”的深施主能级的缺陷本性上。这种缺陷在不同方法生长的砷化镓材料中普遍存在，且具有许多异常性质，并对大规模集成电路等器件性能起着决定性的影响。70 年代在结构缺陷研究的基础上，1981 年邹元爔应用物理化学质量作用定律，在国际上首次提出EL2 缺陷可能为ASGaVGa三元络合物。其后，各国科学家根据各自的实验数据先后从不同侧面提出了EL2 缺陷可能为孤立反位原子和其他二元、三元络合物等十多种看法。这些科学家大多采用物理学的研究方法。邹元爔等不仅认真研究了所有这些结果，而且分析了各种变化条件下某些缺陷的相互消长关系及其内在联系，从而较全面地总结出EL2 缺陷的有力判别标准，即“指纹特征”。以后又根据量子化学计算和电子顺磁共震实验等结果，应用物理化学相律原理，进一步提出了晶体中EL2 缺陷的生成机理，低温光照下EL2 缺陷出现亚稳态的机理以及“EL2 族”现象的实质等，从而构成了一个较完整的EL2 缺陷模型。邹元爔去世后，这一模型被国际学术界称为“邹氏模型”，认为它能详尽地解释EL2 的几乎所有的电学和光学性质，并称赞邹元爔等所用的物理化学方法是鉴别半导体材料中深能级点缺陷本性的十分有用手段。
邹元爔的上述半导体物理化学方面的成果获1987 年国家自然科学三等奖和1991 年中国科学院自然科学一等奖。
治学严谨 品德高尚
邹元爔科学研究成就，从50 年代的球墨铸铁到80 年代砷化镓EL2缺陷，是他几十年辛勤耕耘的结晶。它显示了一个热爱祖国、热爱科学的知识分子急国家之所急，根据世界科技发展趋势，勇于开拓和敢于攻坚的精神。
邹元爔一贯遵循理论联系实际，科研面向生产的方针，常常亲临生产第一线。如50 年代赴包头钢铁基地实地开展研究工作，70 年代去沈阳冶炼厂参加会战，80 年代两次到四川峨眉半导体材料厂调查研究，他不仅将生产现场看作科研的源泉，也把它当作施展才能的广阔天地。
邹元爔对科研工作有高度的责任感和强烈的事业心。“文化大革命”期间，他遭受迫害，但仍忍辱负重，矢志为国尽力，念念不忘事业。1969 年3 月在隔离关押的日子里偷写了100 多页《关于砷化镓半导体材料科学实验工作发展趋势的设想和建议》等材料，以防万一发生不测时可供后人研究参考。邹元爔有高尚的道德品质。在科研工作中，他始终坚持亲自查阅文献，亲自参加实验和撰写论文，一贯忌讳随便挂名。论文中总是首先肯定前人的工作，借鉴他人数据时总要在论文中致谢。对学生在他指导下完成的论文，他从不把自己的名字排在前面。
邹元爔睿智博学，除天资聪颖外，主要来自勤奋好学，在他的遗物中发现近百本学习札记，就是最好的见证。邹元爔平时谦虚谨慎，作风民主，待人和蔼可亲，秉性耿直，在学术上他善于探索奥秘，在政治上敢于坚持真理，从不以著名学者或领导者自居。
邹元爔在科研工作中善于不断总结经验，有所发现，有所创新。他从不满足原有成绩，始终保持拼搏精神，以世界先进水平作为自己的奋斗目标。邹元爔在学术上善于独立思考，鄙薄跟在洋人后面人云亦云的做法。他所开创的关于半导体中深能级缺陷的物理化学鉴别方法，一度不被人理解，但他仍顽强工作，不倦探索，表现出一个科学家勇于追求真理的素质。
( 选自《中国科学技术专家传略·工学编·冶金卷》)
