阙端麟

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阙端麟(1928.5.19-2014.12.17)
  阙端麟,中国科学院院士,半导体材料专家,我国较早开始半导体材料教学与科学研究的学者之一。试制成我国第一台温差电发电机,在硅烷提纯和高纯多晶硅制备等方面取得突破,所负责的探测器级特高阻硅单晶的“六五”攻关研究项目取得圆满成功,发展了硅单晶单色红外光电导衰减少子寿命测试技术,发明了减压充氮直拉硅单晶生长技术。研究的多项成果都应用于生产实际,取得突出成绩。

  阙端麟,1928年5月19日出生于福建省福州市。当他在马尾的莲峰小学读书时,抗日战争爆发,后转入福州的三一小学读到毕业,但不久福州即被日本侵略军占领,他跟随父母迁居后方的南平,进入省立南平初级中学学习。在艰苦的环境下,他刻苦攻读,1944年以优秀成绩完成初中学业,进入著名的福州英华中学读高中。1945年,抗日战争胜利,他随英华中学回到福州,继续高中学习,学习成绩一直名列前茅。1947年夏天,他考取厦门大学电机系,1951年以优异成绩毕业,留校任助教。
  1953年院系调整时,他被调到浙江大学电机系工作,筹建和承担电机系电工材料的教学任务。由于教学成果突出,1954年被破格提升为讲师,并担任电机系实验室主任。同年,他开始了温差电半导体材料和器件的实验,制备出了我国第一台温差发电机。1957年,他参与筹建浙江大学无线电系半导体材料与器件专业,随之担任教研室副主任。1959年,他开始转向半导体硅材料的研究,主要从事高纯硅烷的提纯和高纯多晶硅的制备、探测器级高纯硅单晶的研制、硅单晶测试分析技术以及掺氮直拉硅单晶的晶体生长和缺陷工程基础研究。1970年后,半导体材料与器件专业分为半导体器件专业与半导体材料研究室,他担任半导体材料研究室主任,并在1978年晋升为副教授。1979年,浙江大学成立国内第一个材料科学与工程学系,半导体材料研究室从无线电系转入材料系,并成立半导体材料研究所,他担任材料系副主任和半导体材料所所长。1981年晋升为教授,1984年到1988年担任浙江大学副校长,1988年后担任浙江大学校务委员会副主任等职务。
  1986年,在半导体材料研究所和产业基地的基础上成立高纯硅及硅烷国家重点实验室(后改名为硅材料国家重点实验室),他任学术委员会常务副主任,1994年至1997年兼任此国家实验室主任,1997年后担任该实验室学术委员会主任。
  1983年他被评为浙江省“五讲四美、为人师表”优秀教师,1986年被评为国家级有突出贡献的中青年专家,1988年获浙江省劳动模范称号,1990年再次被评为浙江省劳动模范,并被评为全国高等学校先进工作者,获全国五一劳动奖章。1996年他所领导的硅材料国家重点实验室获“浙江省重大科技贡献奖”。
  阙端麟曾先后担任浙江省自然科学基金委员会副主任,浙江省人民政府经济建设咨询委员会委员,浙江省学位委员会副主任,中国电子学会电子材料学分会副主任,浙江省电子学会副理事长、名誉理事长,国务院学位委员会第二届、第三届、第四届非金属材料学科评审组成员、负责人,国家自然科学基金委员会半导体学科评审组成员、组长,中国发明协会理事、“九三学社”中央委员、常委,“九三学社”浙江省委主委,浙江省科协主席,浙江省政协副主席等职。1983年担任第六届全国政协委员,1988年当选为第七届全国人大代表。1991年当选为中国科学院技术科学部学部委员(1993年改称院士)。
  作为早期的半导体材料研究者之一的阙端麟,曾先后获得国家发明奖3项,省部级一、二等奖11项。1954年开始温差电材料的研究并试制成我国第一台温差电发电机。1959年开始提纯硅烷及制备高纯硅的研究,1964年在国内首先用硅烷法制成高纯硅,随后在浙江大学组成扩大的研究课题组,完成了高纯硅烷及多晶硅生产的成套技术并进行‘中试’,该方法投资省、适合小规模生产,是我国30多年来生产高纯硅烷的主要方法,该成果于1980年获国家发明三等奖。20世纪80年代,还研究制得了高纯高阻探测器级硅单晶。在硅单晶电学测试方面,发展了单色红外光电导衰减寿命测试技术和理论,1.09μm红外光电导衰减寿命测试仪的研究成果于1988年获国家发明三等奖,该成果广泛应用于我国硅单晶工业产品寿命测试和科研。80年代初首先提出用氮作为保护气的直拉硅单晶技术,生产出优质低成本硅单晶,取得中国发明专利7项,1989年获国家发明二等奖。由于研究成果突出,2002年又获“何梁何利科技进步奖”。
  他所领导的浙江大学半导体材料学科是国家重点学科,是我国最早的半导体材料工学硕士点、博士点,是国家半导体硅材料人才培养的主要基地之一。
  他坚持产学研结合,不仅努力开展半导体材料的研究,而且积极推动硅材料的产业化。早在70年代初期,他就在半导体材料所设立产业基地,生产高纯硅烷、高纯多晶硅和单晶硅,后来产业基地改为浙大半导体厂,发展成为国内半导体硅材料的重要企业之一。
  
硅烷提纯和高纯多晶硅制备
  硅材料是产量大、用途广的一种半导体材料。对硅材料的研究、开发水平和形成产业的规模,在一定程度上标志着这个国家的电子工业的发展水平。由于半导体硅材料要求的纯度很高,因此制备的难度很大。国外对半导体硅材料的研究始于50年代初期。
  1959年,阙端麟开始着手提纯硅烷及制备高纯硅的研究时,国内的科研条件很艰苦,既没有足够的经费,也没有足够的场地;加上限于当时的条件,不易获得有参考价值的国外资料。而且在硅烷的研制过程中,有着一不小心就可能发生爆炸的危险,以致在开始时国内没有一个研究小组敢于率先开展这方面的工作。他凭借着敏锐的科学眼光和勇气,决定攻克这一科研难题。他领导研究组同事,先从硅烷制备开始,选定技术路线,搭建实验平台,并冒着气体爆炸的危险,一次一次地进行实验。鉴于制备半导体硅材料必须先有高纯度硅烷,即硅烷中的微量杂质含量要降低到每百万个硅原子中只能有一个杂质原子,因此需要对硅烷中微量杂质、杂质的吸附与吸收等方面进行精细而艰苦的研究。得到高纯硅烷以后,还要将它还原制备成高纯多晶硅。经过5年的努力,1964年他们在提纯硅烷制取高纯硅研究方面取得了突破,在国内首先成功地获得了硅烷法高纯硅单晶及高纯硅烷。此后,浙江大学扩大了硅材料研究组。1970年在实验研究的基础上,完成并建立了高纯硅烷及高纯多晶硅生产的成套工艺技术。1977年该研究成果及“中试”通过鉴定。1980年定名为“全分子筛吸附法提纯硅烷”的研究成果获得国家发明三等奖。
  这套技术生产工艺简单、流程短、投资省,易于保证高纯度,成为此后30多年中我国生产高纯硅烷的主要方法。
  
单色红外光电导衰减寿命测试技术和理论
  半导体硅单晶是高纯材料,其电学测量需要精确的测试技术和精良的测试仪器。少数载流子寿命是硅单晶材料的基本参数之一,也是判断硅单晶材料质量好坏的主要指标之一。当时,一般硅材料研究或生产单位都不能测试硅单晶少子寿命,而国内硅单晶的研究、开发和生产又急需这样的测试分析设备。70年代以后,阙端麟在突破高纯硅单晶的研制和工业生产的同时,将精力投向硅材料的测试技术和理论的研究,以及测试仪器的研制,在硅单晶少数载流子寿命测试方面提出了新的创见。他发展了单色红外光电导衰减技术和理论,提出了将测试光源改为宽脉冲辐照,先后研制成功了GGS-1、GGS-2型硅单晶少数载流子寿命仪,其技术指标均大大超过当时同类进口产品。这两种仪器在国内获得了广泛使用。与此同时,他还创立并首先发表了高频单色光电导衰减寿命测试的表面修正公式。1988年,其科研成果“1.09μm高频红外光电衰减寿命测试仪”获国家发明三等奖。
  
以氮为保护气的直拉硅单晶技术
  作为微电子工业基础材料的直拉硅单晶,其早期是在真空中生长的。后来人们发现,利用惰性气体氩气作为保护气体,可以生长优质的直拉硅单晶。但是在80年代,中国的高纯氩气资源十分缺乏和昂贵。当时国际上都认为氮气与硅在高温下会发生化学反应,不能作为硅单晶生长的保护气。他未为这种观念所束缚,而以廉价的氮气替代氩气,首创了“减压充氮直拉硅单晶”的整套技术。这套具有中国自主知识产权的新技术,先后获得7项中国发明专利,据此生产的硅单晶中的有害杂质碳可降低到红外检测灵敏度之下。浙江大学半导体厂硅单晶生产的快速发展并取得重大的经济效益与采用这项新技术密切相关。这项成果被《科技日报》评选为1987年度中国10项重大科技成果之一,并于1989年获得国家发明二等奖。
  这项发明还开辟了含氧硅单晶的氮基础研究的广阔领域。他所领导的研究组,在有关国际杂志和国际会议上发表了数十篇论文,首次揭示了微氮硅中的许多重要性能:如新的氧沉淀形态、氮与氧沉淀关系、氮对新施主的影响、微氮硅单晶可采用吸除技术、氮氧施主的消除方法、氮关施主的发现、消除技术的研究,等等。这些都有力地促进了这个研究领域的深入发展,并在国际上产生了重要影响。
  
建立基地,教书育人
  在半导体硅材料领域辛勤耕耘了50年的阙端麟,为国家培养了一大批半导体材料领域的硕士、博士和博士后等高级人才,可谓桃李满天下。他们之中有不少已成为国内外有关院校或研究部门的知名教授或专家。
  50年代,他带领教研组、研究所的科研人员,在一片空白的基础上,建成了浙江大学半导体材料学科。80年代,我国恢复研究生培养制度后,他所领导的浙江大学半导体材料专业是国务院学位委员会批准的第一批工学半导体材料的硕士点,不久又成为第一个工学半导体材料博士点,并于1991年建成博士后流动站,他自己也成为我国第一位工学半导体材料博士生导师。1988年,他领导的浙江大学半导体材料学科被评为国家重点学科,在当时这是我国唯一的“半导体材料”国家重点学科。2002年国家重新评估重点学科时,按照新学科目录,半导体材料学科归入“材料物理与化学”学科,再次被评为国家重点学科。1985年,国家计委批准浙江大学在半导体材料学科的基础上,建设高纯硅及硅烷国家重点实验室(后改名硅材料国家重点实验室),1987年建成后对外开放。这也是国家“211”建设和教育部“985”建设的重点学科。在他的领导下,浙江大学半导体材料学科和硅材料国家实验室,已经成为我国半导体硅材料研究、开发和人才培养的主要基地之一。
  阙端麟一直非常重视科研与生产相结合,坚持产、学、研紧密结合。早在70年代初期,他就尽力促进研究所在科研成果的基础上建立了半导体厂,首先将硅烷、高纯多晶硅成果转为产业化生产,继之又将硅单晶分析测试设备、探测器级高阻硅单晶、微氮直拉硅单晶等研究成果转化为实际生产,使半导体厂所创造的经济效益得以支持学科和国家实验室的建设,从而形成了学科建设与生产发展紧密结合、互相支持、共同发展的特色。浙江省政府为了奖励他领导的团队在科研转化生产力方面的突出贡献,特于1996年向该硅材料国家重点实验室颁发了浙江省重大科技贡献奖。
  在浙江大学半导体材料所基础上建立起来的浙江大学半导体厂发展很快,其直拉硅单晶产量居国内同行前列,1995年国务院经济研究中心即授予浙江大学半导体厂“中华之最”(全国直拉硅单晶产量第一)的荣誉,成为国内硅材料的主要产业基地之一,其产品还大量出口海外。
  作为浙江大学教授,阙端麟肩负着教书育人的重任,50年来一直在教育战线上辛勤耕耘,70多岁时仍然坚持给研究生上课,坚持参加学术讨论会,历任浙大半导体材料研究所所长、材料系副主任、浙江大学副校长、浙江大学校务委员会副主任,为浙大的教育事业作出了重大的贡献。
  中华人民共和国成立之初,百废待兴,正是需要人才的时候。当时学校考虑阙端麟有扎实的物理化学基础,决定把理工结合,物理、化学、电学交叉的电工材料新课程交给才毕业两年的他单独承担。他积极投入教学改革工作,独立承担了电工材料课程教材、教学、实验的全部筹建工作,按时于1954年开出电机系各专业的电工材料课程,在国内最早建立了较完善的电工材料实验教学,并且教学效果突出,深受学生好评,成为浙江大学第一批先进工作者中最年轻的一位。后来他参与了筹建浙江大学半导体材料与器件专业,这是我国最早的一批工科半导体材料与器件专业之一。他先后为本科生、研究生开设了“电工材料”、“半导体材料”、“半导体专论”、“半导体物理”、“近代物理基础”等课程,其中多门课程都是在没有教科书,甚至没有系统参考书的情况下,由他首先收集资料开出的。他还主编了《硅材料科学和技术》专著。
  阙端麟在科学研究中,高瞻远瞩,从不人云亦云,搞低水平重复,总是在了解前人和同时代人工作的基础上,提出自己的独特的思想和技术路线。
作者:杨德仁

简历
1928年5月19日 出生于福建省福州市。
1947—1951年 厦门大学电机系学习。
1951—1953年 厦门大学电机系助教。
1953—1957年 浙江大学电机系,
1954年晋升讲师,1955年任系实验室主任。
1957—1972年 浙江大学无线电系半导体材料与器件专业教研室副主任。
1972—1979年 浙江大学无线电系半导体材料研究室主任,1978年晋升副教授。
1979—1984年 浙江大学材料系副主任兼半导体材料所所长,1981年晋升教授。
1984—1988年 浙江大学副校长。
1988—1993年 浙江大学硅材料国家重点实验室学术委员会常务副主任,1991年被评为中国科学院院士。
1993—1997年 浙江大学硅材料国家重点实验室学术委员会常务副主任兼重点实验室主任和半导体材料研究所所长。
1997—2004年 浙江大学硅材料国家重点实验室学术委员会主任兼半导体材料研究所所长。
2004年至今 浙江大学半导体材料研究所所长。

主要论著
1 Que Duan-Lin,Li Li-ben,Chen Xiuzhi,Lin Yu-ping,Zhang Jin-xin,Zhou-xiao andYang Jiang-song. Czochralski silicon crystal growth in ni-trogen atmosphere under reduced pressure Czochralski silicon crystal.Science in China A,1991,34: 76
2 Que Duan-Lin,et al,. Surface recombination correction formula formeasuring minority carrier lifetime in silicon crystals by monochromaticlight photoconductive decay. Chinese Journal of Electronics ,1994 ,4:76
3 Deren Yang,Duanlin Que and Koji Sumino. Nitrogen effect on thermaldonor and shallow thermal donor in silicon. J. Appl. Phys. ,1995,77:943
4 Deren Yang,Ruixin Fan,Liben Li,Duanlin Que and Koji Sunimo.Effect of nitrogen-oxygen complex on electricity properties of Czochralskisilicon. Appl. Phys. Lett.,1996,68: 487
5 Deren Yang,Ruixin Fan,Liben Li,Duanlin Que and Koji Sunimo. Do-nor formation in nitrogen doped silicon. J. Appl. Phys.,1996,80:1493
6 Deren Yang.Duanlin Que,Koji Sumino. Nitrogen-oxygen complexes insilicon,Physica status solidi (b). 1998,210: 295
7 Xiwen Zhang,Deren Yang and Duanlin Que. Effect of Iron on oxygenprecipitation in nitrogen-doped Czochralski silicon. J. Appl. Phys.,1998,84:5502
8 Deren Yang,Duanlin Que. Influence of Dislocations on Nitrogen-OxygenComplex in Silicon,Physica status solidi (a). 1999,171: 203
9 Dongsheng Li,Deren Yang,Duanlin Que. Effect of nitrogen on disloca-tions in silicon during heat treatment. Physica B,1999,273: 553
10 Deren Yang,Xiangyang Ma,Ruixin Fan,Jinxin Zhang,Liben Li,Du-anlin Que. Oxygen precipitation in nitrogen doped Czochralski silicon.Physica B,1999,273: 308
11 Deren Yang,Liben Li,Xiangyang Ma,Ruixin Fan,Duanlin Que ,H.J. Moeller. Oxygen related centers in multicrystalline silicon. SolarEnergy Material and Solar Cells,2000,62: 37
12 Xiaodong Pi,Deren Yang,Xiangyang Ma,Qiong Shui,Duanlin Que.Electrical activity of nitrogen-oxygen complexes in silicon. Physica sta-tus solidi (b),2000,221:641
13 Qiong Shui,Deren Yang,Liben Li,Duanlin Que. Intrinsic gettering ofCzochralski silicon annealed in argon and nitrogen atmosphere. PhysicsB,2001,307:40
14 J. Lu,D. Yang,D. Tian,Y. Shen,X. Ma,L. Li,D. Que.Process-Induced Defects in Nitrogen Doped Czochralski Silicon in DiodeProcesses. Physica B,2001,308: 1173
15 G. Wang,D. Yang,D. Li,Q. Shui,D. Que. Mechanical strengthof nitrogen-doped silicon single crystal investigated by three-point ben-ding method. Physica B,2001,308: 450
16 Deren Yang,Jinggang Lu,Luixin Fan,Xiangyang Ma ,Liben Li,Du-anlin Que. The impacts of nitrogen on power diode characteristics. Ma-terial Science and Engineering B,2002,91:495
17 Xuegong Yu,Deren Yang,Xiangyang Ma,Jiansong Yang,Liben Li, Duanlin Que. Grown-in defects in nitrogen-doped Czochralski Silicon.Journal of Applied Physics,2002,92: 188
18 Jin Xu,Deren Yang,Xiangyang Ma,Xuegong Yu,Chunlong Li,Duan-lin Que,A. Misiuk. Oxygen precipitation in Czochralski silcon an-nealed at 450℃ under a high pressure of 1 Gpa. Physica B,2003,327:60
19 Xuegong Yu,Deren Yang,Xiangyang Ma,H Li,Y Shen,D Tian,Liben Li,Duanlin Que. Intrinsic gettering in germanium-doped Czo-chralski crystal silicon crystals. Journal of Crystal Growth 2003,250:359
20 Xuegong Yu ,Deren Yang ,Xiangyang Ma ,Ruixin Fan ,Duanlin Que. Bipolar Structure in Thermally Treated Czochralski Silicon Wafer.Jpn. J. Appl. Phys,2003 ,42: 1129

来源:中国科学技术协会 编;罗沛霖 主编.中国科学技术专家传略·工程技术编 电子信息科学技术卷 二.北京:中国科学技术出版社.2007.第221-231页.