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汤定元

汤定元(1920.5.12-),出生于江苏省金坛县。物理学家。 中国半导体学科和红外学科创始人之一。

1957年加入九三学社。1991年当选为中国科学院院士。

汤定元,参加和指导研制了硅太阳能电池、高能粒子探测器等多种光电器件;研制了硫化铅、锑化铟、锗掺汞、碲镉汞等各种红外探测器的材料和顺件。在把半导体红外器件成功地应用于中国探测、空间遥感方面,有开拓性贡献。

1920年5月12日,汤定元生于江苏金坛。

1930年秋,汤定元进县城读小学五年级。仅读了一年,因遇上特大洪水,农村颗粒无收,失学在家。

1932年春,汤定元到县城读中学。初中毕业后,考进无锡师范学校。在无锡师范读了两年,抗日战争爆发,他与同学靠沿路“求乞”步行到武汉,住进难民收容所。

1938年4月,被国民党教育部收留,分到国立四川中学师范部继续学习。仅读了三个月, 7月就从师范部毕业,留在学校等待分配。而后他考入重庆中央大学物理系。

1942年于国立中央大学物理系毕业后留校任教。

1948年3月赴美国明尼苏达大学物理系学习,同年转入芝加哥大学物理系,

1950年获芝加哥大学物理系硕士学位。

1951年回国后到中科院应用物理所(1958年更名为物理研究所)工作,历任助理研究员、副研究员。

1956年下半年,汤定元在物理研究所半导体研究室进行锗的区域提纯的工作,并对锗光电导光谱分布做了测量研究,用表面复合速度定量地解释了锗光导光谱分布的形状,提出了研究表面复合速度的方法,并用实验证明实表面复合在光电过程中的重要作用。

1957年,在民主德国召开的国际固体物理会议上,他宣读了研究成果,引起很大反响。

从1958年12月起,汤定元带领科技人员从事硫化铅红外探测器的研制工作,经过艰苦努力,研制出性能优良的硫化铅红外探测器。同时建立起一套测试设备,包括黑体响应率、噪声频谱、光谱响应等。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。在此期间,汤定元等还编译出版了《红外光电探测器及其材料》一书,为中国红外技术进一步发展打下了良好的基础。

1960年至1964年在中科院半导体研究所工作,并晋升为研究员。期间曾兼任中国科技大学教授和半导体教研室主任。

1962年任研究员。他历任上海技术物理所所长,红外物理国家重点实验室学术委员会委员。

1964年调入中科院上海技术物理研究所工作至今,历任副所长、所长、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。

1978年后,汤定元预计到碲镉汞红外探测器在今后红外技术发展中的重要性,在上海技术物理所带领一个科研群体,对碲镉汞晶体材料、器件及物理性能进行了全面系统的研究,在国内外发表了一百多篇学术论文,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诸多方面。其中有16项成果被收入国际权威的科学手册《Landolt. Boernstein: Numerical Data and Functional Relationship in Science and Technology》 Ⅲ/41B卷中(德国Springer出版社1999年版)。

1985年后,他参加红外辐射加热技术研讨会,了解到这一重要的节能技术在我国发展中所遇到的一些问题,就决定写一本《红外辐射加热技术》的科普读物,阐明辐射加热的基本原理。

1991年,当选为中国科学院院士(数理学部)。

汤定元院士在留美期间发现金属Ce的高压相变起源于原子半径的突然收缩,他首创的金刚石高压容器成为国际上高压物理研究的重要仪器。1964年到中科院上海技术物理研究所,该所于当年转向红外科技专业,现已发展成为国际知名的红外科技研究中心。开创并参与研制成功十种光电器件和红外探测器,有一些已应用于人造卫星、军用和民用高科技装备中,为我国“两弹一星”的研制作出了突出贡献。在国内开创了窄禁带半导体的研究。先后在国内外发表学术论文一百五十余篇,主持出版书籍10本。热心科普事业,发表过不少科普文章,尤以“天坛中的几个建筑声学问题”最有影响,该文揭开了天坛回音壁之谜。

在芝加哥大学学习期间,他同时也在学校高压物理实验室工作,在AWLawson教授指导下研究高压相变。他以金属铍(Be)做高压容器,研究X射线通过铍容器摄取高压下样品的粉末衍射像。汤定元在工作中发现:金属铈(Ce)的晶体结构在高压(约大于12千巴)下仍保持大气压下的面心立方,但体积突变165%。在原子周期表中,铈是镧系稀土类元素中第一个有4f态的元素,压力的作用可解释成4f电子被“挤入”内部的空5d态一种新颖相变!这一成果立即得到有关方面的重视,包括两位诺贝尔奖金获得者PWBridgman和LPauling的重视。之后,他又研制成金刚石高压容器,得到25千巴的压力。这个金刚石高压容器现已发展成为国际上高压物理研究室中的重要仪器,耐高压可超过1000千巴。汤定元取得硕士学位之后,继续做博士论文工作,研究方向是利用这个新的高压容器研究碳酸钙(CaCO3)的相变,这对地质学有重要意义。

1Tang Dingyuan,AWLawson,Concerning the High Pressure Allotropic Modification of Cerium,PhysRev,1949,76(301).

2Tang Dingyuan,AWLawson,A Diamond Bomb for Obtaining Powder Picture at High Pressure,RevScientInstr,1950,21(815).

3汤定元,天坛中几个建筑物的声学问题,科学通报,1953,2(50)。

4汤定元,表面复合速度对于锗的光电导光谱分布的影响,物理学报,1957,13(421); Scientia Sinica,1958,7(165)。

5汤定元、黄启圣,锑化铟中载流子的复合过程,物理学报,1965,21(1038)。

6汤定元、沈杰,Hg080Cd020Te在液线温度的汞汽压,科学通报,1981,26(593)。

7Tang Dingyuan,Chu Junhao,On the Energy Gap Versus,Alloy Composition and Temperature in Hg1-xCdx Te,ApplPbysLett,1983,43(1964).

8汤定元、褚君浩等,非抛物型能带半导体Hg1-x Cdx Te的本征载流子浓度,红外研究, 1983,2。

9Tang Dingyuan,Research on IR Physics in China,Infrared Physics,1985,25 (3).

10Tang Dingyuan,Zheng Guozhen,Acceptor Levels in Zerogap Hg1-x Cdx Te Crystals,Chinese PhysLett,1986,3(425).

11汤定元、郑国珍,nHg1-x Cdx Te的Shubnikovde Heas 振荡,物理学报,1987, 36(114)。

12汤定元、郑国珍等,零禁带,Hg1-xCdx Te受主杂质带导电,中国科学(A辑),1987, 6(606)。

13Tang Dingyuan,Zheng Guozhen,Longitudinal Magnetophonon Resonance in nHg1-xCdx TeChinese Jof Infrared Research,1987,6B(33).

14Tang Dingyuan,Yu Zhenzhong,Optical Absorption in Low Ptype Hg080Cd020Te Alloys,SPIE1987,797(171).

15汤定元、林和,窄禁带半导体的PN结的间接隧道电容,半导体学报,1988,9(48)。

16汤定元、童斐明等,Hg1-x Cdx Te MIS器件的(1)CV特性和(2)GV特性,红外研究, 1988,7(89);1989,8(401)。

17汤定元、郑国珍等,L3He温度下Hg1-xCdx Te的量子输运特性,红外研究,1989,8(139) 。

18汤定元,Hg1-x Cdx Te三元半导体的研究,中国科学院上海技术物理研究所三十周年纪 念论文集(上),1989。

19汤定元,光电器件概论,上海科学技术文献出版社,1989(集体写作)。

20汤定元,窄禁带半导体红外探测器,半导体研究与进展,科学出版社,1991(与童斐明合 作)。

汤定元回国后,先后在中国科学院应用物理研究所(1958年改名为物理研究所)、半导体研究所、上海技术物理研究所工作,1962年任研究员。他曾任上海技术物理所所长,现任该所研究员,红外物理国家重点实验室学术委员会委员。

九三学社第八届中央委员会委员,第十一届中央委员会顾问。

汤定元院士曾荣获国家自然科学三等奖、国家科技进步二等奖和三等奖各一次,中科院自然科学一等奖、二等奖、三等奖各一次,中科院科技进步一等奖一次,中科院科技进步二等奖两次,中科院重大成果奖一次,上海市科技二等奖两次;各种荣誉奖十次,包括全国科学大会先进工作者奖状,光华科技基金一等奖和何梁何利基金科技进步奖等 。

在把半导体红外器件成功地应用于中国探测、空间遥感方面,有开拓性贡献。(中国网


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