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黃昆


黃昆(1919年9月2日—2005年7月6日),出生于北京,祖籍浙江嘉興。固體物理學(xué)家、半導(dǎo)體物理學(xué)家。1955年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。1957年加入九三學(xué)社。

黃昆父親黃徵是中國(guó)銀行高級(jí)職員,母親賀延祉也是銀行職員。母親畢業(yè)于北京女子師范大學(xué),為人嚴(yán)肅認(rèn)真,對(duì)黃昆少年時(shí)期的成長(zhǎng),有過(guò)很大影響。

黃昆小學(xué)就讀于北師大附小、上海光華小學(xué),中學(xué)在燕大附中、北京通縣潞河中學(xué)度過(guò)。他從小聰明好學(xué),學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)異,高中三年成績(jī)始終是全班第一。

1937年,黃昆考入燕京大學(xué)物理系,1941年畢業(yè)。在大學(xué)期間,他對(duì)世界新興的量子力學(xué)癡迷,完成了《海森堡和薛定鍔量子力學(xué)理論的等價(jià)性》論文,獲學(xué)士學(xué)位,畢業(yè)后在昆明西南聯(lián)合大學(xué)物理系任助教。

1942年,黃昆考取西南聯(lián)大理論物理研究生,導(dǎo)師為物理學(xué)家吳大猷。1944年,黃昆完成了《日冕光譜線的激起》的論文,獲北京大學(xué)碩士學(xué)位,畢業(yè)后,在昆明天文臺(tái)任助理研究員。

1944年8月,黃昆考取公費(fèi)留英,在英國(guó)布里斯托大學(xué)讀研究生,1947年獲博士學(xué)位。在此期間,黃昆撰寫(xiě)了《稀固溶體的X光漫散射》等3篇論文。黃昆給出了這種漫散射系統(tǒng)理論,21年后得到證實(shí),理論被國(guó)際科技界命名為“黃散射”,成為研究固體中雜質(zhì)狀態(tài)的重要依據(jù)。通過(guò)“黃散射”的研究可以得到溶質(zhì)原子周?chē)灰茍?chǎng)的情況。

1947年5月,黃昆到英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)物理系,與當(dāng)代物理學(xué)大師、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者M(jìn)玻恩(Born)合作,共同撰寫(xiě)《晶格動(dòng)力學(xué)理論》專著。玻恩為該書(shū)寫(xiě)的序言中提到“本書(shū)之最終形式和撰寫(xiě)應(yīng)基本上歸功于黃昆博士”。黃昆與玻恩合著的《晶格動(dòng)力學(xué)理論》一書(shū)是國(guó)際公認(rèn)的這一學(xué)科領(lǐng)域的權(quán)威著作,哺育了世界上幾代科學(xué)家的成長(zhǎng)。

1948年初,黃昆接受英國(guó)利物浦大學(xué)理論物理系主任佛羅利希(Frohich)的聘請(qǐng),成為該系博士后研究員。在利物浦大學(xué)工作期間,黃昆在科學(xué)事業(yè)上取得了豐碩成果。他特別關(guān)注固體發(fā)光中心、半導(dǎo)體深能級(jí)等區(qū)域電子態(tài)、晶格原子的平衡位移和晶格中電子間相互作用。1950年,黃昆與合作者首次提出多聲子的輻射和無(wú)輻射躍遷的量子理論,即“黃—佩卡爾理論”。1951年,黃昆首次提出晶體中聲子與電磁波的耦合振蕩模式及有關(guān)的基本方程。1963年被拉曼散射實(shí)驗(yàn)所證實(shí),被命名為電磁聲子,后來(lái)發(fā)現(xiàn)其他物質(zhì)振動(dòng)也有類(lèi)似的與電磁波的耦合振蕩模式,統(tǒng)稱為極化激元。現(xiàn)在極化激元已經(jīng)成為分析固體某些光學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ),黃昆當(dāng)時(shí)提出的方程,被稱為“黃方程”。

1951年,黃昆回國(guó),到北京大學(xué)物理系任教。黃昆在利物浦大學(xué)期間,結(jié)識(shí)了英國(guó)女同事A里斯(Rhys),并建立了誠(chéng)摯深厚的友誼。1952年4月,里斯來(lái)到中國(guó),與黃昆結(jié)婚,后也在北京大學(xué)物理系工作。在北京大學(xué),黃昆先后任北京大學(xué)物理系教授、副主任,半導(dǎo)體教研室主任。他與其他教學(xué)人員一起,建立了有中國(guó)特色的普通物理教學(xué)體系。他們強(qiáng)調(diào)立論要嚴(yán)謹(jǐn)、物理圖像要清晰、講授要深入淺出。直到現(xiàn)在,北大理科基礎(chǔ)教學(xué)還發(fā)揚(yáng)著他們講課的傳統(tǒng)。

1956年,國(guó)家制定了十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃,把半導(dǎo)體列為國(guó)家重點(diǎn)科技研究項(xiàng)目。黃昆和其他科學(xué)家一起,制定了我國(guó)發(fā)展半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)的規(guī)劃并組織其實(shí)施,成為我國(guó)半導(dǎo)體物理學(xué)科的開(kāi)創(chuàng)者之一。

20世紀(jì)60年代初期,在國(guó)家科委領(lǐng)導(dǎo)下,黃昆提出加強(qiáng)基礎(chǔ)研究的意見(jiàn),并率先在北京大學(xué)組織固體物理領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究——固體能譜研究,建立了研究室和實(shí)驗(yàn)室。在工作中他強(qiáng)調(diào)理論研究與實(shí)驗(yàn)結(jié)合,理論研究與發(fā)展新材料、新器件結(jié)合,推動(dòng)了全國(guó)固體物理基礎(chǔ)研究的發(fā)展。他還建議把固體物理列為我國(guó)物理專業(yè)的一門(mén)基礎(chǔ)課,作為物理專業(yè)課程設(shè)置上最顯著的一項(xiàng)改革,以趕上當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的步伐。他在北大主講這門(mén)課,編著出版了《固體物理學(xué)》。這些措施對(duì)我國(guó)固體物理的研究和教學(xué)起了重要的作用。

十年動(dòng)亂期間,黃昆和大多數(shù)知名科學(xué)家一樣,受到不公正對(duì)待,但是他總是努力為黨、為祖國(guó)、為社會(huì)主義事業(yè)做盡可能多的工作。他傾注了大量心血,先后編寫(xiě)出《半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)》和《晶體管—晶體管數(shù)字集成電路》。

1977年,黃昆調(diào)任中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所所長(zhǎng)。他在組織全所科研工作完成國(guó)家任務(wù)的同時(shí),十分重視全所學(xué)術(shù)水平的提高。他親自給研究人員講課,組織全所學(xué)術(shù)交流。他還在“晶體中電子非輻射躍遷理論”、“半導(dǎo)體量子阱和超晶格理論”的研究上取得了新成就,發(fā)表論文20余篇。在黃昆主持下,半導(dǎo)體研究所成立了我國(guó)半導(dǎo)體超晶格國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,開(kāi)創(chuàng)并發(fā)展了我國(guó)在這一材料科學(xué)和固體物理中的嶄新領(lǐng)域的研究工作。

黃昆不僅是一位優(yōu)秀的科學(xué)家,也是一位優(yōu)秀的教育家。他對(duì)新中國(guó)高等院校物理專業(yè)的發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)。他在普通物理課程體系、半導(dǎo)體物理教育體系以及固體物理等課程的教學(xué)建設(shè)方面做出了一系列奠基性工作,為國(guó)家培養(yǎng)了一大批優(yōu)秀科技人才。

黃昆十分重視教材建設(shè)。他一向認(rèn)為:“對(duì)于科學(xué)著作,特別是具有教材性質(zhì)的書(shū)籍,一項(xiàng)起碼的要求是問(wèn)題的講解必須明確具體、基本概念和理論的闡述必須明確。”黃昆編著的《半導(dǎo)體物理學(xué)》(與謝希德合著)和《固體物理學(xué)》就是以講解透徹精辟而著稱。這兩本著作成為我國(guó)固體物理和半導(dǎo)體物理專業(yè)學(xué)生和研究人員必讀書(shū)目。

黃昆是我國(guó)半導(dǎo)體物理學(xué)科教育事業(yè)的開(kāi)創(chuàng)者之一。1955年中國(guó)物理學(xué)會(huì)在北京舉辦了一個(gè)半導(dǎo)體報(bào)告會(huì),主講人是黃昆、王守武、洪朝生、湯定元4位教授。然后,黃昆和他們一起在北大第一次講授了半導(dǎo)體物理課。為了更多、更迅速地培養(yǎng)從事發(fā)展半導(dǎo)體事業(yè)的專業(yè)人員,1956年暑期,北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、南京大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)和吉林大學(xué)五校,在北京大學(xué)聯(lián)合開(kāi)辦我國(guó)第一個(gè)半導(dǎo)體專業(yè),黃昆任主任、謝希德為副主任。在黃昆、謝希德領(lǐng)導(dǎo)下,五校師生團(tuán)結(jié)協(xié)作,先后開(kāi)設(shè)了固體物理、半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)、半導(dǎo)體材料、晶體管電路、半導(dǎo)體器件等全面的半導(dǎo)體專業(yè)課程,并于1957年和1958年培養(yǎng)出200多名首批半導(dǎo)體專業(yè)畢業(yè)生。這些學(xué)生成為我國(guó)新興半導(dǎo)體事業(yè)的第一批骨干,對(duì)我國(guó)從無(wú)到建立和發(fā)展半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)工業(yè)體系起了重要作用。隨后,全國(guó)許多高校紛紛開(kāi)設(shè)了半導(dǎo)體專業(yè),還建立了研究所和生產(chǎn)半導(dǎo)體材料和器件的車(chē)間,使我國(guó)半導(dǎo)體學(xué)科和半導(dǎo)體技術(shù)獨(dú)立自主地發(fā)展起來(lái)。

隨著固體工藝技術(shù)的發(fā)展,人們已能用不同的半導(dǎo)體材料,按預(yù)定的設(shè)計(jì)制成周期性的層狀結(jié)構(gòu),層的厚度是與電子的德布羅意波長(zhǎng)相當(dāng)而遠(yuǎn)小于載流子的平均自由程,這樣就開(kāi)辟了材料科學(xué)和固體物理中一個(gè)嶄新的領(lǐng)域:半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體超晶格。黃昆很早就認(rèn)識(shí)到這一新的發(fā)展的重大理論意義和可能的重大實(shí)用價(jià)值,并指導(dǎo)中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所開(kāi)展這一領(lǐng)域的研究工作,成立半導(dǎo)體超晶格國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,建立包括分子束外延生長(zhǎng)異質(zhì)結(jié)構(gòu)和超晶格、異質(zhì)結(jié)構(gòu)和超晶格的結(jié)構(gòu)研究、光學(xué)性質(zhì)研究和輸運(yùn)性質(zhì)研究等方面的研究組,產(chǎn)生了一批高質(zhì)量的研究成果。黃昆還親自組織了半導(dǎo)體超晶格的理論研究,發(fā)表了10多篇科學(xué)論文。他和學(xué)生詳細(xì)分析了Ⅲ-Ⅴ族化合物的量子阱和超晶格的空穴帶的電子狀態(tài),發(fā)展了一種適用于超晶格結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單有效的計(jì)算方法,從而對(duì)量子阱和超晶格結(jié)構(gòu)中空穴子帶的性質(zhì)、價(jià)帶雜化和外加電場(chǎng)等對(duì)量子阱和超晶格中激子吸收的影響做了理論計(jì)算。他和學(xué)生系統(tǒng)研究了超晶格中的長(zhǎng)波光學(xué)振動(dòng)模式,指出流行的連續(xù)介電模型的結(jié)果是不對(duì)的,基于他在1951年提出的偶極振子晶格模型,他們提出了一個(gè)能描述迄今了解的實(shí)驗(yàn)事實(shí)的理論模型,得到了在一維和二維的量子系統(tǒng)中縱向光學(xué)振動(dòng)和橫向光學(xué)振動(dòng)的類(lèi)體模的正確描述。他們的這項(xiàng)工作對(duì)理解半導(dǎo)體超晶格的光學(xué)性質(zhì)、光散射效應(yīng)、電子和格波的相互作用起到了重要作用。黃昆與朱邦芬提出的超晶格光學(xué)聲子模式,被稱為“黃—朱模型”。

黃昆是國(guó)際知名的固體物理學(xué)家,取得了多項(xiàng)國(guó)際水平的成果,有著巨大的貢獻(xiàn)和影響。他被選為第三世界科學(xué)院院士、瑞典皇家科學(xué)院院士。1959年,他參加了第一屆全國(guó)群英會(huì),1959年參加中國(guó)共產(chǎn)黨,被評(píng)為中央國(guó)家機(jī)關(guān)優(yōu)秀黨員,全國(guó)勞動(dòng)模范。曾任第三屆全國(guó)人大代表,第五、六、七、八屆全國(guó)政協(xié)常委。2001年,黃昆獲國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。

主要論著

1Huang,K,Xray Reflexions from Dilute Solid Solutions,ProcRoySoc(London),1947,A190:102~117.

2Huang,K,Quantum Mechanical Calculation of the Heat of Solution and Residual Resistance of Gold in Silver,ProcP(pán)hysSoc(London),1948,60:161~175.

3Huang,K,On the Atomic Theory of Elasticity,ProcP(pán)oySoc(London),1950,A203:178~194.

4Huang,Kand ARhys,Theory of Light Absorption and Nonradiative Transitions in Fcentres,ProcP(pán)oySoc(London),1950,A204:406~423.

5Huang,K,Lattice Vibrations and Optical Waves in Ionic Crystals,Nature,1951,167:779~781.

6Huang,K,On the Interaction between the Radiation Field and Ionic Crystals,ProcP(pán)oySoc(London),1951,A208:352~365.

7Huang,Kand ARhys,Deviation of Van der Waals Interaction from Additive Relations,Chinese JourP(pán)hys,1951,8:208~221.

8Huang,K,The Long Wave Modes of the Cu2O Lattice,ZP(pán)hysik,1963,171:213~225.

9Born,M,KHuang,Dynamical Theory of Crystal Lattices,Oxford University Press,1954(中譯本:M玻恩、黃昆,晶格動(dòng)力學(xué)理論,北京大學(xué)出版社,1989。)

10黃昆、謝希德,半導(dǎo)體物理學(xué),科學(xué)出版社,1958。

11黃昆,固體物理學(xué),人民教育出版社,1966。

12黃昆、韓汝琦,半導(dǎo)體物理基礎(chǔ),科學(xué)出版社,1979。

13Huang,K,Adiabatic Approximation Theory and Static Coupling Theory of Nonradiative Transition,Scientia Sinica,1981,24:27~34.

14黃昆,晶格弛豫和多聲子躍遷理論,物理學(xué)進(jìn)展,1981,1(1):31~85。

15Huang,K,ZGu,Phonon Analysis in Multiphonon Transitions,Communin TheorP(pán)hys(Beijing),1982,1:535~555.

16黃昆、劉東源,最陡下降法和多聲子躍遷的多頻模型,物理學(xué)報(bào),1985,34:709~714。

17HuangK,Contributions to Multiphonon Transition Theory,Advances in Science of China:Physics,1985,1:1~18.

18湯蕙、黃昆,超晶格中空穴子帶的理論,半導(dǎo)體學(xué)報(bào),1987,8(1):1~10。

19Zhu,B,KHuang,Effect of Valence Band Hybridization on the Exciton Spectra in GaAsGa1-xAlxAs Quantum Wells,PhysRev,1987,B36:8102~8108.

20HuangK,BZhu,Dielectric Continuum Model and Frohlich Interaction in Superlattices,PhysRev,1988,B38:13377~13386.