人物小传

  夏建白，生于上海，原籍江苏苏州。1965年北京大学物理系研究生毕业，1978年成为中国科学院半导体研究所研究员。在低维半导体微结构电子态的量子理论及其应用方面进行了系统的研究，提出量子球空穴态的张量模型，获得重轻空穴混合的本征态，并给出正确的光跃迁选择定则。提出介观系统的一维量子波导理论，对任意复杂的一维介观系统给出了直观、简单的物理图像和解析结果。提出（11N）取向衬底上生长超晶格的有效质量理论，解决了一大类非（001）取向衬底生长超晶格的空穴子带的理论问题。提出计算超晶格电子态的有限平面波展开方法，用赝势理论研究了长周期超晶格，解决了用平面波方法计算大元胞晶体电子态的困难。提出半导体双势垒结构的空穴隧穿理论，发展了多通道的传输矩阵方法。2001年当选为中国科学院院士。

  什么是半导体？

  问路上散步的老大爷，他会指着手上的小方盒子悠哉悠哉地对你说，这就是半导体。

  问中学生呢，他会不假思索地回答：我们每天用的电脑里有半导体材料吧！

  这些答案都对。但是，我们常见的这些，只是半导体应用的极小部分。

  对于数十年和半导体打交道的物理学家夏建白来说，半导体不仅意味着更广泛更深远的应用，也是毕生的心血和成就所在。“虽几度别离，但思念的根是种在心底的。尤其年纪大了，它更像自己灵魂的一部分，这辈子是分不开了！”

  谈笑间看似无奈，但夏建白的眼神却闪烁着对半导体的眷恋，流露和“老友”相知相伴的欢乐。

一段奉献的传承

  “春蚕一生没说过自诩的话，那吐出的银丝就是丈量生命价值的尺子。对老师来说，那盛开的桃李，才是自己人生价值的体现。”

  1939年，夏建白出生在上海，小学学历的父母无法给他课业上的辅导，却总是给他讲在国外做语言文化研究的堂兄的求学经历和成就，想树立榜样影响夏建白。不过，家族的文学细胞似乎并没有遗传到夏建白身上，反倒是数字、几何和复杂的逻辑推理题更能让他兴奋。

  教几何的徐老师是少年夏建白最佩服的。“他上课从不带书，教的课、出的习题全在脑子里，信手拈来，炉火纯青。”老师总结出的“吃透知识，活用知识”的学习方法，深深地影响了夏建白。他开始仔细地观察几何，越看越着迷。“那些看似繁琐的图形通过合理的拆分，就会变成基础知识就能解决的问题。最后再把简化后的答案分析给同学听，我觉得非常有成就感。”

  学习习惯养成后，夏建白受益颇多。时间长了，他的脑子便像电子图书馆一样，从几何到代数，里面的知识都会“自动”存档、归类，当需要的时候，它们就会“自动”跳出来。

  高三那年，夏建白参加了上海市举办的第一届中学数学竞赛。在没钱买参考书的情况下，凭着对普通课业知识的活学活用，他从学校考到区里、市里，经过了预赛、复赛和决赛，最终取得全市第五名的好成绩。

  这种“观察揣摩”的学习方法，还让他在其他领域获益。

  由于当时营养不良，少年夏建白是个瘦瘦黄黄的小个子，玩“骑马打仗”游戏的时候尤其不显实力，“伙伴们都觉得他的细胳膊细腿的，实在是没有战斗力。”可是到了高三那年，他却爆了个不小的“冷门”：取得了全校运动会80米跨栏的第一名，还代表学校参加了在江湾体育场举行的全市中学生运动会。这也得益于仔细观察，“跨栏的时候很多同学都是跳过去的，这样在栏的前后都有个停顿，就会影响速度。我仔细观察老师的动作，发现是利用惯性‘跨’过去，这样不减速地几个栏下来，自然就比别人快了不少。”说到这里，夏建白有点得意地微笑着，“这是我一生中在体育事业上取得的最大成就。”

  虽然开窍于数学，但夏建白还是觉得自己在数学方面并无天赋。“很快我发现，自己不是搞数学的料。”于是，他将学业方向转向了物理。1956年，17岁的夏建白考取北京大学物理系，进大学后分配专业，他根据自己的志愿选择了理论物理专业。

  理论物理包括了不同的学科，场论、粒子物理、原子核、相对论、固体物理……，“当时北大物理系有不少名教授，各有特点，也深得学生喜爱。我印象最深刻的是黄昆先生的固体物理课，他的讲座总是能够深入浅出，物理概念非常清楚，一下就把我引入了固体物质这一奥妙无穷的大天地中。其他如天体、基本粒子、原子核等也是非常有奥妙的，但我总觉得有些看不见、摸不着，过于抽象。所以，我深深地爱上了固体物理，对它产生了浓厚的兴趣。”老师的指引使夏建白的兴趣更加浓厚。

  这种兴趣直到大学毕业依然旺盛。在那个特殊的历史环境中，1956年入学的夏建白一直到1962年才毕业。

  1962年，他报考了黄昆先生的研究生，开始主攻半导体物理学研究。“从大学到研究生阶段，有段时间缺粮食，肚子一直是瘪瘪的，晚上回家腿脚都发虚，真想一头倒在床上就睡。”不过，书是他的精神食粮，就是饿着肚子也得看书！夏建白给自己鼓劲，路是走出来的，自己要想在学术上有所成就，就绝对要坚持下去！

  就是在这样的环境中，夏建白阅读了有关半导体有效质量理论和实验的经典文献，“这为我一辈子的研究工作打下了坚实的理论基础。”

  “不论多么高深的问题，黄老先生都尽量用最简单易懂的方式表达，这种思维习惯渐渐也成为了我的习惯，我开始努力向我的导师靠拢。”这种化繁为简、从中抽线的治学思路，成功地帮助夏建白在日后的研究中取得了多项成果。他再三谦逊地表示，这些要归功于老师往日在心田播下的种子。“今天结出的硕果，也是老师的丰收！”

  后来，夏建白也走上了“播种”的路。他反复告诫自己，一定要讲让学生都能听懂的课。“春蚕一生没说过自诩的话，那吐出的银丝就是丈量生命价值的尺子。对老师来说，那盛开的桃李，才是自己人生价值的体现。”在他眼里，导师黄昆先生永远是自己的榜样。

一生诚挚的热爱

  “做学问就像谈恋爱，如果有一天你遇到了自己真心喜爱的事业，那么，请你一定要好好地对待它。”

  “脚往哪儿，路往哪儿。”贾平凹散文中的一句话，也正是夏建白多年来学习和生活的真实写照。

  1966年下半年，夏建白接到分配通知：留在北大物理系任教。

  “当时正值‘文革’，没有上课的机会，自己也没交过女朋友，大部分时间就泡在图书馆里看书。”夏建白笑着回忆起40多年前的书斋生活。一个朋友看不过去，就把自己的表妹秦华曾———清华大学动农系的在校生介绍给他。后来，秦华曾成为陪伴他一生的爱人。

  谈恋爱那会儿，空余时间他们用来装半导体收音机。买来几元钱一大袋的处理零件，他们装了一台又一台，成品效果不错，亲戚朋友都抢着要。“这是那个年代特有的浪漫。”夏建白笑着说。

  1970年，由于当时学校的气氛不适合搞科研，夏建白申请支援三线建设，和妻子一起前往山沟里的二机部585所（现西南物理研究院）工作。

  “这里学术氛围很好，人们都非常单纯，只管埋头做研究。”夏建白一如既往地努力，他认为，既然选择了这里，就要干出点成绩来。他更相信，在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。

  在585所的日子里，他还学会了操作电脑，“当时，电脑在国内可是新鲜玩意儿，我算是从一开始就跟上前沿操作工具了。”夏建白扶了扶眼镜，乐呵呵地指着电脑，“现在弄个数学程序啊什么的，在电脑上直接就完成了。”

  与良好的学术氛围形成强烈对比的，是那里的艰苦条件，“住在‘干打垒’的平房里，砖是用黏土风干的，房顶是水泥板。夏天时，太阳直晒在房顶水泥板上，人就变成了蒸笼里的包子，又热又闷。我们的女儿就出生在这样的房间里，一家人一住就是几年……”

  时隔多年，当夏建白再次谈起当年生活的艰辛时，他笑得很平淡，“这段经历是我人生中最宝贵的财富，使我在任何时期都很容易地满足于当时的物质生活，也使我在日后的挫折中能更好地调适心态。”逆境与困难，既磨炼了他的心志，又为他积蓄了力量。

  1978年，在导师黄昆的帮助下，39岁的夏建白调入中国科学院半导体研究所，再次回归半导体研究领域。“13年了，当我又回到自己心爱的半导体领域，就像两个久别重逢的恋人。”夏建白迫不及待地投入到研究工作中，用执着的热情写就了在半导体研究领域的辉煌。

  调入半导体所后，夏建白从半导体理论研究出发，做过一些深能级和表面电子结构的计算，同时积极开展了当时国际上前沿的半导体超晶格、量子阱的理论研究。短短几年，他取得了开创性成果，如发展了研究超晶格电子结构的平面波展开方法，提出量子点的空穴有效质量张量模型，提出了一维量子波导理论，提出了GaAs/AIAs超晶格中—X跃迁理论等。

  “理论研究与实际应用不同，它通常很抽象，很枯燥，也很乏味。整天对着公式和模型算来算去，而且取得的研究成果也不会立竿见影、很快转化为生产力。所以，必须得有什么东西支撑你，让你坚持不懈。”夏建白的眼神告诉记者，那就是对半导体永不熄灭的激情与爱恋。

  1983年，夏建白到瑞士洛桑高等工业学院，在伯德瑞斯基教授的指导下工作。“伯德瑞斯基教授是从事半导体电子态研究的，我从他那里学到了许多东西。”从考虑问题的角度一直到计算程序中的细节，他都觉得受益匪浅。第三年，夏建白转到意大利国际理论物理中心工作。

  “1986年，国际上半导体超晶格量子阱的实验工作已经有了很大发展，而理论工作相对滞后。”夏建白看到了理论发展的短板，并在大量研究的基础上提出了新的计算模式，发展出一种叫经验赝势同质结的模型，其成果发表于1987年的半导体学报，后被翻译成英文，发表在美国出版的英文版《中国物理》上。“这个思想后来被美国再生能源研究所Zunger的一批中国学生利用，发展了一种计算大原子集团电子结构的方法。”

  在国外学习的4年，由于饮食不规律、身体过度透支等原因，夏建白一度患病回国治疗。但是，夏建白没有向病魔妥协，反而对能从事自己热爱的事业的每一天更加珍惜，“做学问就像谈恋爱，如果有一天你遇到了自己真心喜爱的事业，那么，请你一定要好好地对待它。无论你们相爱的时间有多长，都请让相处的每一天变成你们值得纪念的节日。”

  凭着这种珍惜每一天的治学精神，他在低维半导体微结构的电子态理论及其应用方面取得了一系列创造性成果，如提出量子球空穴态的张量模型、介观系统的一维量子波导理论、（11N）取向衬底上生长超晶格的有效质量理论、半导体双势垒结构的空穴隧穿理论，以及计算超晶格电子态的有限平面波展开方法等。尤其是其中介观系统的一维量子波导理论的提出，使得对任意复杂的一维介观系统给出了直观、简单的物理图像和解析结果，大大加快了一维量子理论研究的发展。

  他发表学术论文100余篇、专著3部，获1993年、2004年国家自然科学二等奖；1989年、1998年获中国科学院自然科学一等奖；2005年获何梁何利基金科学与技术进步奖。专著《半导体超晶格物理》（与朱邦芬合作）获1998年第八届全国优秀科技图书一等奖和第三届国家图书奖提名奖，专著《现代半导体物理》获2001年全国优秀科技图书三等奖。2006年被评为“为全面建设小康社会作贡献先进个人”。2008年获中国科学院研究生院“杰出贡献教师”称号。

一颗感恩的心

  “能做自己最心爱的事，人世间最美的东西也都在身边，感谢这所有的一切！”

  在采访过程中，夏建白始终以一颗感恩的心讲述着工作，讲述着生活。

  “1950年，因为交不起学费，我报考了公立市西中学。”夏建白和姐姐在新中国的义务教育制度下免费上学，直到大学毕业。“感谢祖国，给我走进知识殿堂的机会，让我有机会拥有如此精彩的人生！”夏建白满怀感激地说。

  “老师作为人类灵魂的工程师，是科学知识传播的中间载体，又是我们知识获得的母体。”对于老师传授的知识，夏建白格外珍惜，“在动荡的日子里多次搬家，很多东西都找不到了，但上学时的课堂笔记我一本没落地全都留着！”他一边说话，一边从书柜中拿出厚厚一大叠当时做的课堂笔记、读书笔记和两本毕业论文给记者看，纸张虽然变得陈旧发黄，但是字迹却依然齐整清晰，“那时候还没有电脑，笔记和论文都是手写的。特别是硕士毕业论文，为了保持整洁，每每都是先打草稿后誊写。”

  面对所取得的成绩，夏建白则微笑着说都是靠团队的力量，“我们这个团队各有所长，有的人研究理论，有的人开发材料，有的人负责进行试验……，分工清晰，办事效率也高。尤其大家都是老朋友了，对问题有不同理解时免不了一番激烈的讨论。最后，讨论中撞出的火花没准又会变成新的点子，其乐无穷啊！”

  对于年轻的团队，他也有一些建议，“目前都是一个研究员带几个学生在那里干，没有形成团队和重大主攻方向。这样每年出点成果，发表点文章还是可能的，但是要想取得重大、有影响的、自主创新的成果就比较难了。团队是在长期的研究过程中自然形成的，强扭的瓜不甜，‘包办婚姻’不行。重大科研任务能不能完成，就看你们有没有团结的精神，当前最重要的是要有忍让、谦虚、能吃亏的精神。”夏建白总结道，“独学而无友，则孤陋而寡闻。既然走到一起，那就应彼此珍惜，相互帮助，共同创造美好的未来。”

  面对挫折，夏建白说，“一个人如果在心中置入一种感恩的心态，就可以沉淀许多浮躁与不安，消融许多不满与不幸。”

  惟独对妻子，除了感恩外，他还有着些许的歉意，“她全力支持我的工作，为了不让我分心，不少该男人干的活和苦全由她干了受了。”古诗云：蜀道难，难于上青天。想从坐落在山腰上的585所进趟城，要走108个台阶，再绕过一段沿江边的峭壁小道，来回一趟需要近3个小时。“背上一个菜篓，肩上再扛辆自行车，爬108个台阶，整整8年的时间，家里的生活用品都是她这样背回来的……”

  对此，妻子秦华曾反而甘之如饴，“付出这一切都是值得的，做学问就应该专心致志，我不愿让他为别的事分心。”秦华曾告诉记者，夏建白这辈子当过的最大的官，就是课题组的小组长，那还是为了更好地做研究工作。秦华曾笑声爽朗，“半导体不仅是他的生命，也是我们这个家庭共同的事业啦！”

  现在，夏建白不论上课还是休假，除了星期天，每天8点准时到办公室报到，包里带着妻子精心准备的午餐，美滋滋地开展一天的研究工作。

  “能做自己最心爱的事，人世间最美的东西也都在身边，感谢这所有的一切！”盘点人生，欣慰从容的笑容在夏建白的脸上淡淡地散开。

科学浅说

半导体技术的应用

  半导体的应用主要有9个方面：1、大规模集成电路，为计算机、网络的发展打下了基础；2、以半导体激光器为代表的半导体光电子技术所产生的光纤通信、宽带网成为支撑经济社会发展的关键基础设施；3、半导体高频器件引发了新一代的通信技术———无线通信；4、光盘存储和激光测距、激光打印、激光仪器等是半导体激光器的另一重大应用领域；5、半导体激光器的军事应用；6、宽带隙GaN基的蓝色、绿色发光管（LED）从根本上解决了LED三基色缺色的问题，是全彩色显示不可缺少的关键器件。另一方面，GaN LED的出现使白光半导体固态照明光源成为现实，达到了节约资源、减少环境污染的双重目的，定将引发照明电光源的一场革命；7、能源。半导体太阳能电池作为空间能源起着不可替代的作用；8、环境保护。覆盖了红外—远红外范围的各类激光，构成了大气监控、监测的环保卫士；9、家用电器中的半导体器件。如电视、数码相机、放碟机、电冰箱、洗衣机、医疗仪器等，都需要特种的半导体芯片。

  夏建白研究的半导体自旋电子学对未来的信息技术更有可能产生重要影响。以自旋极化载流子为基础的新器件具有抗辐射、低功耗、低噪声、高集成度、运算速度快等诸多优势，基于自旋电子学的半导体材料和器件的研究受到国际学术界的极大重视，使相关课题的研究在最近10年迅速成为凝聚态物理领域中的一大热点。

图1：物理学家夏建白

图2：1990年，夏建白在美国伊利诺大学做访问学者。

图3：1999年，黄昆先生80岁生日，夏建白和同学们给老师祝寿。