少年获奖:点燃“芯”之火
1、小学童大家庭
李肇基出生在四川省内江市的一个十五人的和睦大家庭,有两个叔叔和两个姑姑,是家中的长孙,从小感受一大家子人的宠爱,八十年后仍记得父亲坐在床上教他唱《卖报歌》的情景。其父李俊龙,20世纪40年代在内江器材库做职员,1945年日本投降后,整个器材库迁往天津,他父亲便留在内江。李肇基自小活泼聪慧,思维敏捷,受到良好家教,父亲鼓励他好好学习,立志成才。家乡风俗认为早上学的孩子以后会更有成就,于是四岁的他就开始念私塾,学《三字经》《百家姓》等启蒙文章。学堂离家三公里左右,路不太好走,下雨的时候,他就由三姑背着去上学。为了生计,李肇基跟着家人多次辗转,先后上了五所小学。辗转的求学生活,让他有了与众多同学交往的经历,也接触了不同老师的教学方法,培养了独立生活的能力。
内江二中初中全班的毕业合影,李肇基(二排右三)(1955年)
2、小发明大奖章
1952年,李肇基考上了全省首批十四所重点中学之一的内江市第二中学。在初二的时候,自己动手完成了第一个“作品”——矿石收音机,经过多次失败后,终于收到四川省广播电台的声音,当声音从自己收音机里播出来的那一刻,科学的光芒一下子就照亮了他的脑海,简单的几根导线和一个矿石连接后,竟然可以“无中生有”听到声音,真是太神奇了!
李肇基回忆说,物理老师刘义昌是他走上科学道路的领路人。刘老师是北方人,教物理,做过英语翻译,他的物理课生动有趣,在刘老师的影响下,李肇基很快就喜欢上了物理。那时候学校有课外兴趣小组如物理组、化学组和生物组等,李肇基参加了物理组,后来刘老师组织大家参加少年儿童工艺作品制作。
2021年刘义昌老师给李肇基视频通话
2017年李肇基与高中同学合影
在刘老师的指导下,李肇基开始设计制作自己的“电磁式电流计”作品。他一丝不苟,仅电流计的指针运动就数易其稿。这个电流计被学校选送到成都参评。不久刘老师当着全班同学的面非常兴奋地宣布,李肇基获得了全国少年儿童工艺作品奖,且整个内江市只有两名同学获奖。颁奖仪式非常隆重,在内江市川剧院举行,观众席上上千人都是从各学校选派来的同学,整个川剧院挤满了戴红领巾的人。第一次看到那么多人,敲锣打鼓,无数双羡慕的眼光注视着他,原来,小孩子也可以获大奖!奖品包括一枚奖章和奖金,戴上“全国少年儿童工艺作品奖章”,李肇基激动万分,科学的种子就此播下。同时他还获得5元奖金,他用奖金买了一件非常厚实的浅咖啡色的绒衣,一直穿到20世纪70年代末。
几十年后李老师回忆说,这是他的第一个“国奖”,获奖的喜悦,不亚于后来的三次国奖。是的,这是他人生的重要里程碑!从此,便结下了与“电”的不解之缘,为以后的功率“芯”之梦埋下伏笔。
3、小芯片大梦想
获奖后李肇基更加努力学习,表现活跃,高中二年级任校广播站站长。有一次,学校的扩音器坏了,请了全内江有名的张师傅来修理。他看见张师傅打开机器,不知道哪儿是收音部分,哪儿是扩音部分,里面的线路,密密麻麻,红红绿绿,简直像蜘蛛网,太复杂了!这给李肇基留下非常深刻的印象,第一次将他引向一个复杂的“电路王国”。李肇基恨不得每一个问题都向师傅请教,一直问个不停,可是张师傅聚精会神,没空搭理他,但这更坚定了他的无线电之梦。高中毕业时,李肇基获得大学保送资格,他毫不犹豫地选择了成都电讯工程学院。成电,这所由周恩来总理亲自部署建立的新中国第一所无线电大学,开启了李肇基人生的梦想,从此他把毕生精力献给了成电,谱写着成电的乐章。
进入成电半导体专业后,正式开启了他的功率“芯”之旅,从此一辈子就与半导体“芯”打交道。大学开始李肇基担任了班支部书记,大二时在学长陈艾指导下,组织全系同学,将到金堂县的劳动生活自编成歌舞剧“大丰收”,在成都剧场演出,大获成功,并获得了成都市奖励,可能也由于这一件事情,促成他后来任校文娱部副部长,锻炼了他多方面的能力。
李肇基(三排左四)与大学老师和同学合影(2008年)
李肇基的毕业设计提前进行,由系主任毛钧业教授亲自指导。毛教授是一位淡泊名利、谦虚谨慎、德高望重、学术精湛的好老师。毕业设计的题目是“晶体管最高振荡频率fm研究”。这个题目课本上没有现成的答案,只出现了“晶体管最高振荡频率fm”几个字,没有相应的参考资料。在毛教授的指导下,他翻遍图书馆,只找到王守觉院士1962年发表于物理学报的一篇参考文献《关于晶体管最高振荡频率有关因素的测量分析》,他如获至宝,仔细阅读并深刻理解,并将其中复杂的理论推导与实际器件结合,自己设计了测试电路,完成输入端和输出端的共轭匹配,最终获得器件的最高振荡频率特性。
在整个一学期的毕业设计过程中,毛教授与李肇基每周讨论一次,注重启发他的独立思考和分析解决问题能力,这种启发式教学让李肇基终身受益,也逐步形成他以后几十年“鱼渔兼授,注重启发”的传道授业风格。他的毕业设计在答辩中表现优异,受到答辩老师的一致好评。后来他毕业留校,第一件事就是将毕业论文整理汇编为《最高振荡频率fm实验》指导书,并为下一届学生开设了一个新的实验。李肇基回忆起当年的毕业设计不胜感慨:那就是一个完整的研究过程,为后续科研奠定了良好的基础。
大浪淘沙:日月映初“芯”
1、几多艰辛苦寻觅
李肇基从1963年毕业到1982年的20年间,经历了很多的事情,1965年与张开华和胡思福老师到辽宁省锦州半导体厂协作,首次见到了光刻、扩散等设备与工艺,且了解到工艺水平与国际先进水平相差不远,觉得半导体研究大有可为。然而刚起步的工作因为“文化大革命”的到来被打断了,1966年11月底,李肇基与周毛兴和郭映章老师及四名同学组织了“长征队”,从沙河校区主楼出发,历时一个月,徒步到延安,亲身感受长征精神。这次“长征”使他深受教育,记忆尤深。十二月的秦岭冰雪塞川,翻越秦岭时大雪没膝,走时出汗,休息时特冷,尼龙袜烤火后就脱不下来,非常难受,这使他更加感受到长征的艰苦!
这段时间李肇基积极地参与教学科研工作:与陈星弼老师和学生到成都无线电三厂,参加“半导体平面工艺”生产劳动;后来参加了教改调研,1971年学校招收文革后的第一批工农兵学员,李肇基承担7132班的上课和辅导任务,全班60人,由于基础知识差距大,同学分快、慢班。慢班有15个人,其中有位同学叫林光和,来自学校附近的军工厂,家里非常穷,没有鞋穿,上大学以前,曾参军入党,初中一年级都没有念完。李老师问他,1/2 + 1/2 = ?,他说等于2/4,问他为什么?他说,分子加分子,分母加分母。李老师就耐心地开导,给他打了个比方:“1/2相当于两人分一个饼,每人分多少?”,林光和说分一半。“那么半个饼加半个饼是多少?”,他说等于1;好,这就明白了。四年间李肇基老师循循善诱,经常辅导他们到深夜,与同学有很多类似的交流,使他们学有所得。林光和毕业后,又回到了工厂,先后担任车间支部书记和厂党委副书记,成为领军人才。大学四年,李老师与同学们结下了深厚的情谊。毕业至今,林光和几乎每个春节都去拜访李老师,真是四年师生半世情!
1974年李肇基与沈铎老师带领7132班的13个毕业生到上海无线电19厂参加毕业设计,他们的任务是设计和制作市场需要的新产品,包括:4位移位寄存器、108位只读存储器和JK触发器。当时上无19厂是全国最大的集成电路“芯片”厂家之一,这是李肇基真正的“芯片”之战;带着战火的硝烟,1975年先后与艾亚男和贺山林等老师,自己动手粉刷了微固楼二楼的几个大房间,搭建工艺流水线,开展CMOS器件与集成电路实验工作;1977年和张开华老师与计算机系的刘锦德、袁宏春等老师赴四川永川24所参与了美国公司的N-MOS型M6800微处理器系列的存储器剖析工作。1982年李肇基与艾亚男在《成都电讯工程学院学报》发表首篇论文“Poly-Si/SiO2/Si系统的扩散分析”,从理论与实验论述了三层系统二氧化硅最小掩膜厚度问题。
李肇基教授回忆说,到1981年,大学毕业后的近二十年,可谓筚路蓝缕,几多艰辛,先后进行了工艺、器件、电路多方面的工作,但始终方向不明,难成正果。目标,在迷途中摸索,研究,在摸索中前行。
2、千锤万击淬真金
改革开放以后,国际交流渐增,李肇基迫切想出国开阔眼界提升自己,但他的出国之路却一波三折。最开始学英语准备去美国,后来学校要他改派到日本,他不得已而为之,最大难题就是语言,此前李肇基从未学习过日语,怎么办呢?只能服从,40岁了,改学日语,于是他从最简单的“これは何ですか?(这是什么)”,等短句开始跟着广播电台学。后来教育部将他们集中到广州外语学院,4个月的日语培训,分“慢班”和“快班”,并进行了分班测试,没想到他测试很不错,直接进入日语为第一外语的“快班”,进度之快可想而知,但也让李肇基“苦不堪言”!李老师回忆说:“做梦都在说日语,头发白了一大片”。功夫不负有心人,他顺利通过日语考试。后来又发生了一个插曲,学校有一个到美国佐治亚理工学院的名额,李老师觉得这是一个机会,因此又萌生了到美国留学的想法。1982年元旦前,他出差到北京,多次辗转沟通,终于争取到美国的机会,但领导最后同意必须再次通过全国英语统考,合格后才能去美国。李老师喜出望外,可是马上就犯难了,一年来一直在学习日语,完全没碰英语,此时离出国英语考试仅有15天,到北京时带的是日语书籍。怎么办?后来在电子部教育局有关领导的帮助下,他借来了英语的托福资料和录音机,元旦期间,一个人在北京三里河招待所里苦攻英语。他非常感激各方的支持和帮助,终于通过了英语考试和出国留学前的各种准备,作为访问学者来到了佐治亚理工学院。
李肇基来到位于美国佐治亚州首府亚特兰大的佐治亚理工学院,经过两个多月的英语学习后,开展了短沟道器件的热载流子研究。当时,热载流子效应已成为影响超大规模集成电路稳定性的关键因素,早期研究忽略了二氧化硅中电子俘获作用,提出热电子衬底电流与栅电流之间的对数线性关系的公式,但是在注入栅电流较大时偏离线性关系。他深究沟道中强电场的作用,考虑了二氧化硅中电子俘获的影响,导出硅-氧化硅界面包含肖特基镜象力、隧道效应以及电子俘获三者作用的势垒高度,推得包含电子俘获作用的栅电流随时间变化的关系式和热电子衬底电流与栅电流之间的解析表达式,两电流之间的对数关系可能是非线性的、准线性的或线性的。从而从理论上解释了栅电流较大情况下两电流间的非线性对数关系。同时他还选听了课程,接触了SPICE仿真软件,该软件当时在国际上应用并不普遍,在国内还没有相应的程序,所以他学习非常认真,与朋友H. L. Wiedserpahn进行讨论,用SPICE程序设计与仿真了一种“自动选举系统电路”。回校以后,他在全国较早地开办了SPICE学习班的讲座。
李肇基在佐治亚理工学院(1982年)访学期间
李肇基与同事讨论
亚特兰大的美中友协十分活跃,常组织联谊活动,讲述美国风土人情。在与美国朋友的交往中,JimFrasher和RamonaFrasher这对教授夫妇对李肇基产生了终生难忘的影响。他们祖辈几十年前从德国来到了美国,夫人Ramona是英语副教授,中文也很好,两人性格开朗友善,对中国朋友很友好。相识不久,夫妇两人每周礼拜五晚上开车接他到家,教英语讲故事,还一同赴佛罗里达参观,与他们建立了深厚的友谊。回国后,他们几十年保持通信,教授夫妇还三次到李肇基家中做客,2008年他与博士生乔明赴佛罗里达的奥兰多出席功率半导体领域顶级年会IEEEISPSD,夫妇二人还接他们到家畅谈。
1982年李肇基在Jim Frasher和Ramona Frasher教授夫妇家中,一直到2022年,他们已保持着联系40年
李肇基在美国的两年时里,开阔了视野,启迪了思维,学到了先进的专业知识,获得了国际友谊,为回国开展科研奠定了良好的基础。
回忆到这里,李老师感慨地说,家是逐梦的港湾,他终身感激他的夫人殷明玉老师!殷老师是成电计算机学院的副教授,多年讲授《操作系统》,而且还到校外有关单位上课,同时还参加科研项目,忙里忙外少有余闲。特别是李肇基在美国的两年时间里,夫人不仅要上班,还要照顾老人和孩子,非常辛苦。有一次,殷老师要到很远的科研单位上课一周,只能把孩子放到邻居陈老师家里。“我非常感激陈老师对我们一家的照顾。我的夫人也特别温柔体贴,善解人意,我整个一生,特别是在美国的两年时间里,夫人都一直在默默撑起这个家,军功章的一半属于她”。两位老人陪伴56个春秋,同甘共苦,相濡以沫,诠释着“执子之手、与子偕老”的真谛!
执子之手、与子偕老
“四世同堂”、李肇基参加小孙孙学校活动
美国朋友到家做客(1990年)
2023年集成电路学院老师到家做客
笃志穷理:勇攀“芯”高峰
1、十年磨剑 迈向功率“芯”
1984年李肇基归国后,3系主任陈星弼教授向他阐述了“功率半导体器件”研究方向的三点设想:一是有关方面的知识学习,包括功率器件物理和参考文献资料;二是争取项目,并说这是当务之急!因为当时还没有一个科研项目,全国又没多少人了解新型功率半导体器件,所以争取项目非常困难;三是建立微电子研究所。在陈星弼教授的带领下,崭新的研究方向逐渐变得清晰,并在成电萌芽扎根。经过电子工业部批准,1984年6月微电子研究所成立,陈星弼教授担任所长,挂靠三系,1986年为满足学科发展需求,微电子所独立成为一个行政建制。1986年第六个五年计划开始,李肇基陪同陈老师到北京去争取科研项目。向领导汇报工作的时候,一般人都没听说什么新型功率器件,不太理睬他们。而且,当时全国还有另外一位研究功率器件的陈老师叫陈启秀,是浙江大学的,在陈星弼老师回国前,那位陈老师在全国已经小有名气了。李老师他们来回跑了几次,最后还是陈星弼老师联系了他认识的一位管科研的负责人,几经辗转终于争到了2万元的一个项目。经过1984年到1988年几年时间的努力,在成果、人才队伍建设和经费几个方面,都取得了良好的进展,因此准备在国家第四批学科点的评审时,申报“半导体器件与微电子学”博士点。为了积极筹备申报工作,李肇基与研究生院的黄香馥老师一起出差,夏天的北京非常炎热,在拥挤的公交车上已经没座位了,黄老师穿着短袖衣服,背着一个包,两手扶在公交车拉杆儿上,很辛苦,让李老师深受感动,而成电的精神血脉就这样不知不觉传承了下来。后来李肇基又不断奔走,多次到其他单位学习申报经验。为了整理好博士学科点的材料,微电子所办公室主任羌定金老师花了不少功夫,他作得一首好文,写得一手好字,整理的材料既丰富又很秀丽。经过学校和学科的共同努力,1989年11月,刘盛纲校长宣布,成电新增了两个博士点,分别是陈星弼教授为导师的“半导体器件与微电子学”和张有纲教授为导师的“电子材料与元器件”。
李肇基与半导体专业部分教师合影(20世纪80年代)
陈星弼院士创建了电子科技大学微电子研究所,在我校开创了新型功率半导体器件研究方向。他治学严谨、勤奋拼搏、极富创新精神。他一生一事,笃志穷理,从1959年7月在《物理学报》上发表的第一篇论文“关于半导体漂移三极管在饱和区工作时的储存时间问题”,整个一生所研究的问题和发表的论文都是关于晶体管物理和特性的问题。陈老师工作非常刻苦,没有节假日,也没有休息日,有一年除夕的上半天,一个人还来到了实验室工作。1989年前后,他发明了复合缓冲耐压结构,并在1993年申请了美国专利,此发明后来被称为超结,被誉为“功率MOS的里程碑”,是“IGBT发明以来功率半导体领域最具创新性和重要性的概念”。李肇基回忆说,陈老师既注重创新,更要求严谨。1991年他探寻最佳表面变掺杂问题,发现分成三段的均匀掺杂的最大电场已很能逼近最佳表面变掺杂的结果,在李肇基和张波协助下用计算机求公式各系数的数值解。在回复审稿意见时,仅论文中图3给出的电场分布函数曲线和详细注解,就花了两个多月才完成。该文经过近两年左右的修订才发表于国际期刊SSE。
1996年获国家发明奖、1998年获国家科技进步奖
十年磨一剑,经过大家的努力,陈星弼作为第一完成人,李肇基作为第二完成人分别于1996年和1998年获得了国家发明四等奖和国家科技进步三等奖。李肇基也由于多年的工作和取得的成果,1992年被评为教授,1993年由国务院学位委员会审核批准为博士生导师,这是该委员会第五批,也是最后一批对全国博士导师审核批准。
2、昂首阔步 功率团队走向国际
随着微电子所的发展,建成了三个研究室,包括器件物理室、集成工艺室和CAD研究室。1994年11月-2001年11月李肇基教授任微电子所所长兼任微电子科学与工程系副系主任,系和所是一块牌子,当时的领导班子包括谢孟贤、郭蜀燕、张庆中、李平、张波等,大家都很团结合作,每个礼拜共同讨论一次,然后分工协作,效率既高,心情也很舒畅。李肇基一直负责微电子所CAD研究室,开始CAD室只有俞永康、张波和方健几位老师以及博士生、硕士生,大家挤在微固楼后面的小二楼,地方实在太小,但正是这微弱的“星星之火”,如今却成燎原之势,功率集成技术实验室的建成正是来源于当时的微电子所CAD室。
美国朋友参观CAD研究室(1990年)
李肇基参加国家重点部门微电子专业组工作
2000年前后是功率集成技术实验室发展的一个重要节点。1999年底张波老师举家从美国返回实验室,1985年,张波从北京理工大学毕业后,免试推荐到我校微电子所,师从唐茂成教授攻读硕士,毕业后留校,1996年以高级访问学者和访问教授身份到美国Virginia理工大学工作,2000年破格升为教授。此时学校的211大楼基本竣工,实验室迎来了发展的转机,在学校时任副校长吴正德教授的支持下,李肇基和张波他们终于争取到了211大楼8楼的部分房间,同时那几年也来了好几位博士和硕士研究生,研究人才和空间一下扩大了不少。
2006年电子薄膜与集成器件国家重点实验室教师合影
2023年集成电路学院部分老教师合影
从2001年到2006年的几年时间里,李肇基教授一直作为重点部门微电子专业组的特邀专家参加工作。多年来该专业组在北京大学中科院院士王阳元教授的领导下,为我国重点部门微电子的发展做出了重要贡献,李肇基也在长达六年的专业组工作中获得了极大的锻炼和提高,并且与专业相关的研究所、高等学校和专业组办公室建立了广泛的联系。从此以后,李肇基和张波经常到专业组汇报工作,积极参加各种科研交流活动。经过他们多年的不断努力,功率半导体与集成电路,从硅基、SOI基到宽禁带SiC和GaN材料,从功率器件到功率集成电路,都获到了快速发展,是我校电子薄膜与集成器件国家重点实验室的三个发展方向之一,也是我校最近成立的集成电路学院的具有特色的重要方向。张波教授办事认真,工作积极,具有开拓精神,成为该实验室的功率半导体及集成技术方向带头人。近年来实验室发展很快,在电子器件领域顶级刊物IEEE EDL/T-ED上共发表论文100余篇,近10年居全球前列,在本领域国际顶级会议IEEE ISPSD论文发表数近年六次居全球第一,授权中美发明专利1170件(含美国41件)。张波作为第一完成人获国家科技进步二等奖等省部级以上奖5项,近两年到校科研经费超1亿元,研发出100余种功率“芯”产品,为合作企业带来直接经济效益超过100亿元。实验室现有15名正高、8名副高,65名博士生和274名全日制硕士生。已培养博士75名、硕士1000余名,且培养的学生深得好评,博士生肖志强牵头获得国家科技进步二等奖,郭宇锋成长为南京邮电大学副校长,罗小蓉、乔明入选CJ计划特聘教授。实验室被国际同行誉为“全球功率半导体技术领域最大的学术研究团队”,建成国际化功率半导体研究生培养基地和行业公认的研发创新高地,力争使“功率芯”成为“中国芯”的最好突破口。
2022年李肇基、张波等参加博士毕业答辩
2010年获国家科技进步二等奖
功率集成技术实验室团队合影
3、老骥伏枥 穷“芯”之理
李肇基近40年的“功率芯”研究,目标在于穷功率半导体器件之理。主要探讨器件关态耐压VB和开态比导通电阻Ron,sp这一对主要矛盾之间的关系。国际上提升器件耐压主要采用表面降场RESURF技术,受超结器件的启发,李肇基将目光从器件表面转向体内,以体内场优化作为主要方向,并作为负责人,于2000年和2002年获批两项国家自然科学基金面上项目。针对国际上横向SOI器件的纵向耐压低的普遍问题,他先后指导郭宇锋、罗小蓉、胡盛东等博士生进行研究,提出介质场增强(Enhanceddielectric field,ENDIF)理论,由此给出提升纵向耐压的三条途径:硅层临界场增强、采用低K介质层和引入界面电荷。以此为基础,结合与博士生罗萍在功率脉冲电路研究中提出的脉冲跨周调制模式(Pulse Skip Modulation,PSM),和与博士生李泽宏在研究中提出的结型场效应管取样与控制技术,申报国家自然科学基金重点项目。申报重点项目之前还有一段小故事,当年李肇基已64岁,不想再申请了,但是学校大力支持,科研处还先给了2万元启动费,这让他深感学校的重视,考虑到学校发展需要,李肇基不顾年事已高,再一次倾尽心力。2004年他和张波等老师全力准备,经过与几个名校答辩竞争,我校终于作为唯一单位承担,获批2005年自然科学基金重点项目。ENDIF的成果在2006年李肇基参加德国杜伊斯堡中德科学家交流会上进行交流,并于2007年在日本福冈ICCCAS大会上作特邀报告。另一类体硅功率集成器件又该如何呢?李肇基协助张波指导博士生段宝兴,经过深入分析后提出了体内降场REBULF技术。ENDIF和REBULF两技术解决了集成器件的纵向耐压问题。
2006年李肇基参加德国杜伊斯堡中德科学家交流会
经专家鉴定,认为该成果的体内场优化理论具有普适性,研制的横向高压器件达到同类器件国际先进水平,2008年底重点项目由夏建白院士等组成的专家组进行验收,认为该项目取得突出进展,综合评价为优。包括上述内容在内的几项成果由张波教授领衔获得2010年国家科技进步二等奖。后来李肇基说2005那几年是他一生重要的阶段,理念创新了,思路打开了,团队发展进入“快车道”,当时他喜欢对博士生说:The world is flat(世界是平的)。从此在IEEET-ED / EDL和IEEEISPSD等发表论文成为常态,团队逐步走向国际。同时实验室很重视技术的应用,提出了一种场氧离子注入技术。2008年5月,李肇基教授与博士生乔明一起参加了在美国奥兰多举行的第20届IEEEISPSD会议,乔明作了大会报告。由于正值汶川大地震,大家对成都去的特别关注。此次会议规定有论文录用的国家的国旗会挂在会场上,五星红旗在ISPSD会场飘扬!此后实验室研究领域逐渐拓宽,在宽禁带半导体领域,陈万军和周琦等老师与博士生还与李肇基讨论,深究GaN异质结的极化电荷场能带调控问题,首次采用界面电荷工程,实现阈值电压调节;同时还提出了超快高压脉冲功率半导体器件新结构与关键技术,整体技术处于国际领先水平,已获重要应用;明鑫老师等开展GaN驱动电路研究,实现产业化应用,罗小蓉等老师开展了超宽禁带半导体材料如GaO器件研究。
2007年实验室老师赴日本福冈参加国际会议,李肇基作特邀报告
2008年李肇基参加美国奥兰多的IEEE ISPSD会议,乔明作大会报告(左图),2011年李肇基与学校老师访问英国格拉斯哥等大学(中图和右图)
上面的体内场理论有效地提升了耐压VB,但这只解决问题的一半,还需要寻求给定VB下的最低比导通电阻Ron,sp。李肇基协助张波指导博士生章文通对此开展了研究,将功率MOS耐压层分为阻型和结型耐压层,提出具有普适性的电荷场调制概念。首先将此概念用于超结器件研究,提出非全耗尽NFD耐压模式,使传统的Ron,sp∝VB2.5和全耗尽超结的Ron,sp∝VB1.32降低到Ron,sp∝VB1.03,创立新的“极限”关系并提出最低比电阻Ron,min理论与新结构。李泽宏和任敏通过与上海华虹宏力半导体制造有限公司合作,研制出我国第一只超结功率MOS产品;后来又将该概念拓展至宽禁带半导体SiC器件,邓小川和李轩等与李肇基讨论,提出SiC超结电荷场的各向异性碰撞电离调制模型,获得优化场下的设计式。另外也对将该概念用于集成器件,提出衬底终端技术,IEEE功率器件与集成电路委员会主席Don Disney在2017年IEEE T-ED发表的特邀综述文章中,原图引用了实验室乔明发表的衬底终端技术论文。同时,电荷场调制概念也为新器件的发展指明了方向,他们提出新一类耐压层的匀场(HOF)功率半导体器件,该器件于2020年由张波、章文通和李肇基等在IEEEEDL论文中首次报道,并入选编辑精选“Editors’ Picks”论文,进行封面Highlight报道,随后又提出互补耗尽型HOF器件,再次入选2021年IEEEEDL封面Highlight。该耐压层的研究有望突破传统硅基器件的临界场天花板,为More silicon发展寻求新的路径。
功率集成技术实验室2016、2020和2023年出版的专著
基于团队的研究工作,近年来实验室出版了几本专著,2016年的《功率半导体器件电场优化技术》,阐述了团队所取得的,包括2010年国家科技进步二等奖的创新性成果;2020年的《功率集成电路设计技术》,介绍功率集成电路设计的基础理论与方法,贯穿工艺、芯片级电路设计和系统级电源转换技术;2023年的《功率超结器件》专著,重点介绍在功率超结器件研究中获得的理论、技术与实验结果,并介绍了HOF器件的最新研究结果。专著获2020年首届全国优秀博士论文专著奖和2021年中国电子学会科技奖励大会表彰,并入选电子信息前沿青年学者出版工程,由国家出版基金和工信学术出版基金共同资助。
4、鱼渔兼授与“鱼渔兼受”
李肇基在成电已度过65个春秋,耄耋之年仍与青年学子工作在科研第一线,助力英才成长。他认为,作为老师既要授人以鱼,更要授人与渔。而学生则要“鱼渔兼受”,不但要获鱼,更要学会如何获鱼。
他讲述了与张波老师指导章文通研究超结时“659天煎熬”的故事:论文从投递到录用共经过659天,5次修订,撰写了88页回复意见。在4次修改后以为马上录用时,审稿人发现关键的七次积分计算有误,这使两年辛苦付之东流,文通说的时候几近崩溃。于是李肇基与他进行了一次特殊对话,李老师问他:“你还记得《孟子﹒告天下》中的一段话吗?”,文通回答:“背得一些,天将降大任于斯人也,必先苦其心志,劳其筋骨,饿其体肤”,到此,背不下去了。李老师让他打开《孟子﹒告天下》继续念:“空乏其身,行拂乱其所为,所以动心忍性,曾益其所不能”。李老师说:“关键是你背不出的后面这一句。审稿人的‘责难’是‘乱其所为’,需‘动心忍性’,才能‘曾益其所不能’,望你好好体会‘动心忍性’四字”。他若有所思,当天写了《如何动心忍性》的短文。经过这次谈话,文通转变心态,最终获得了Ron,sp∝VB1.03新关系,使该文在IEEET-ED发表。掌握了“渔”之后,他新的论文又投稿IEEE EDL,从投稿到录用仅用了35天。从659天到35天的变化,他不仅收获了“鱼”,并且掌握了“渔”,这不正是“鱼渔兼受”吗?
李肇基教授讲“成电故事”
李肇基说要践行“笃志穷理”,就是要志向专一,物穷其理。他通俗地比喻为“勿追两兔,烧开一壶”。他常给学生说“伤其十指,不如断其一指”,科学研究要有“珠峰思维”,而非“高原思维”,需集中精力去研究重要的科学问题。爱因斯坦指出,提出一个问题往往比解决一个问题更为重要。在与学生讨论时,他能从只言片语中抓住关键信息,见微知著地指出其中隐含的“珠峰”,启发他们凝练出科学问题,这是高质量研究的第一步。李肇基老师还与学生一起构思关键机理图,他特别注重作图,认为“一图胜千言”,有的甚至要修订十余次,他还很重视言简意赅的表述能力培养,常问学生:“能用一句话将创新点准确表达出来吗”,然后将重点总结为2-3点。这样经过“一对一”的培养,学生各方面都有大的提升。
2022.11李肇基教授参加博士毕业答辩(右图为视频参会)
多年来李肇基参加了博士学位论文答辩,也参加了校人力资源部和学院组织的各级人才的讨论和答辩,他同样地与青年学子进行交流,很多老师都十分感激李老师的点拨之功,有的还给他发来微信说,“衷心感谢李老师对我答辩的悉心指导,您的点拨高屋建瓴,入木三分,从根本上改变了我的思维方式!”。
而今李肇基教授已过杖朝之年,却依然精神抖擞地奋战在科研第一线,为年轻的学子演绎着成电老一辈科技工作者奉献拼搏、勇攀高峰的科学精神。用自己的亲身经历诠释着为党育人、为国担责的成电精神,把成电的薪火一代代地传承下去。“路虽远,行则将至;事虽难,做则必成。”衷心祝愿李老师身体健康,“芯”想事成!
整理:成电拾光工作室 长江