汤定元,1920出生,常州金坛人。中国半导体学科和红外学科创始人之一,1991年当选为中国科学院数理学部学部委员(院士)。
他1935年从金坛初级中学毕业后,考入无锡师范学校。1938年报考重庆中央大学,由于未学过英语,成绩为零,但物理等科目成绩突出,被理学院物理系破格录取。1942年毕业,留校任助教。1948年初被公费选派到美国留学,初读于明尼苏达大学,暑期后转入芝加哥大学物理系学习,1950年获硕士学位。1951年回国,在中国科学院应用物理研究所、半导体研究所工作。1962年任研究员。1964年调中科院上海技术物理研究所工作。1978年起,历任副所长、所长。先后兼任中国科学技术大学教授、半导体教研室主任和上海科技大学教授、技术物理系主任。1985年卸去所长行政职务,任所学术委员会主任、红外物理国家重点实验室学术委员会主任、物理学科博士后科研流动站负责人。
1948年,他在芝加哥大学物理系学习时,在该校金属研究所高压物理实验室做研究助理。在Lawson教授指导下,他从事固体高压相变研究,发现金属铈的高压相变,其实源于原子半径的突然收缩(可解释成4f电子被“挤入”5d电子态)。这一新发现颠覆了传统思维,论文一发表,立即引起包括两位获诺贝尔奖的科学家高度评价。他又选择耐压更高的金刚石替代铍金属,在世界上首创金刚石高压容器,获得25千巴压力,成为国际上高压物理研究的重要仪器。凭借这一研究,他顺利获得硕士学位。1951年,朝鲜战争爆发,他毅然放弃攻读博士学位,冲破种种阻力回国。
他是半导体学科的开创者。20世纪50年代初,国际上半导体研究开始迅猛发展,已经出现晶体管商品,而我国受到封锁,基本上还是空白。他心急如焚,针对中国还没有能力生产提炼半导体所用硅这种重要高纯材料,决定先从事硫化铅和氧化亚铜的光学和光电研究,作为替代材料,并第一个在国内筹备提纯及制备硅单晶。同时呼吁采取一切措施,在中国兴起半导体学科建设。他与从英国回来的博士、半导体物理学家黄昆等一起积极推动实施半导体科学技术建设,在北京大学物理系开设半导体物理学课程,轮流去讲课;在中科院应用物理研究所上马锗的研究,建立区熔提纯及拉制单晶设备;召开全国半导体讨论会,出版会议文集;翻译出版《近代物理学中的半导体》一书,宣传国际前沿知识;举办全国半导体短期讲习班,引领科研人员入门。通过这一系列工作,为1956年制订全国科学远景规划·半导体学科建设开辟了广阔的前景。接着,在他们的倡导下,半导体学科开始全面布局,中科院成立了半导体研究所;北京大学、南京大学、复旦大学、厦门大学和吉林大学五校联合,在北京大学开设中国第一个半导体专业。从此,半导体科学技术在中国走上蓬勃发展道路,在研究锗的区域提纯方面取得积极进展,完成锗光电导光谱分布研究,用表面复合速度定量解释锗光导光谱分布形状,获得意想不到的成功。
他是半导体光电器件和红外技术的开拓者。1958年初,他向解放军总参谋部提出建议后,国家开始下达发展红外技术的科研任务。12月,他领导一个来自9个单位的16人小组,直接由聂荣臻元帅分管。他们每天工作12小时,经半年艰苦努力,研制出性能优良的硫化铅红外探测器,还建立起一套测试设备。这一技术的参数和测试系统竟与花美国10多年发展起来的红外技术相一致。这套测试系统后来成为国内建立红外探测器实验室的样板。
当时各地红外研究所纷纷上马,后因三年自然灾害,国内30多家研究所又纷纷下马。强烈的责任感驱使汤定元第二次提笔,直接写信给聂荣臻元帅,又向国家科委负责人韩光作详细汇报,撰文发表在《内参》上。国家领导人高度重视,1962年将红外技术与应用光学并列作为国家发展重点,中科院决定把上海技术物理研究所和昆明物理所作为发展红外技术专业研究所。他带领半导体研究所13位研究人员转到上海技术物理研究所,重点研究红外探测器以及红外技术中的专用部件,先后研制出硅太阳能电池、温差电致冷器、硅PIN结粒子计数器、热敏电阻红外探测器、锑化铟、锗掺汞和碲镉汞红外探测器、硅CCD器件以及红外焦平面列阵红外探测器等,这些器件先后用于各种军用和工业装备、科研设备以及航天航空遥感系统上,为我国“两弹一星”的研制成功做出了突出贡献。他的科研属于绝对机密,以至许多熟知他的外国学者一度以为他消失了。
他是窄禁带半导体学科带头人。1978年后,他考虑到碲镉汞红外探测器在今后红外技术发展中的重要性,把人力逐步集中到碲镉汞材料器件的研制上来,同时组建物理研究室,其中主要内容之一是碲镉汞的物理研究,解决碲镉汞红外探测器发展过程所遇到的问题,其次是固体光学性质与光电过程的研究,为红外技术的新发展开辟道路。1982年成立物理室,1985年被中国科学院批准为开放实验室,1989年又升格为国家重点实验室。他任学术委员会主任。20余年中,在他的带领下,上海技术物理所对碲镉汞材料、器件及物理作了全面系统的研究,在国内外发表了100多篇学术论文,涉及碲镉汞半导体的能带参数,光学常数,杂质缺陷、材料物理和器件物理等领域。1993年,他主持的“窄禁带半导体的光学和电学性质研究”获得国家自然科学三等奖。1995年,他代表中国在美国Ⅱ—Ⅳ族化合物物理化学会议上,作《中国红外物理国家重点实验室碲镉汞研究的新进展》学术报告。
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