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在麻省理工学院度过了不安的岁月后,杰里·伍德尔帮助实现了电子行业的改革。
孩提时代,杰里·伍德尔(Jerry Woodall)(60届校友)常常把东西拆开看它们是怎么工作的,因此获得了“修补匠”的绰号。当他把家里的熨斗拆开后,父亲让他坐下,告诉他不要乱拆东西,除非能把它们还原。于是伍德尔开始专心于建筑,用他的每一块积木挑战自己,每一次他都能搭建出一个新的结构。正如他自己所说,多年后,他拆装东西的热情终于有了回报:伍德尔成了最早创造出新的半导体材料和设备,并因此使电子业发生革命性变化的人员之一。
伍德尔成长在马里兰州塔科马帕克的一个严谨的家庭里。虽然他出生时只有一只健全的眼睛,但他在少年棒球联赛中取得了不俗成绩,并积极投身于乒乓球和网球运动,高中时在理科上取得了很好的成绩。此时,一本关于核分裂的小册子使他着迷,他想要成为一名核物理学家,所以申请了麻省理工学院。
1956年的秋天,当他乘了一夜的火车从华盛顿到达后湾区站,又乘出租车抵达宿舍Baker House之前,他从没到过麻省理工学院。第一年,他的学习成绩一般,第二年更糟,他未能通过电子和磁学的考试(毕业时他的平均成绩可能是c)。但是当他决定转修冶金学之后,在他的本科论文导师、材料科学的先驱者莫里斯科恩(Morris Cohen)教授的指导下,他开始发奋图强。
当他加入麻省理工学院的合唱团以后,他的社交生活也变得丰富起来,成了合唱团的后备钢琴手,并当选大学生联谊会Lambda Chi Alpha的负责人,之前的一年,他帮助完成了著名的斯穆特测量实验。伍德尔表示,这个主意来自一次饭后关于非标准单位测量(通过点数非标准测量单位间接进行比较,如使用小棍、绳子等物品进行测量)的讨论。为了向大学生联谊会的成员证明这一观点,集合起来的哥们儿想到了利用奥利弗·斯穆特(Oliver Smoot)——1962年的Lambda Chi Alpha联谊会中最矮的成员,身高只有5英尺7英寸(约1.7米)——来测量哈佛大桥的长度。目前它的长度仍然是364.4个斯穆特,加减一只耳朵的长度。
1960年毕业以后,伍德尔作为克利韦特晶体管产品公司(clevite Transistor Products)主管工程师短暂工作两年,之后他在IBM位于纽约州约克镇海茨的华生研究中心(WatsonResearch Center)找了一份小职员的工作。莫里斯科恩极力向IBM的人事专员推荐他,说服他们不要太看重伍德尔在麻省理工学院的成绩,因为他“在实验室里有特殊的才能。”
之后的50年里,伍德尔与人合作取得了85项专利(大多数是IBM的),在科学类的杂志上发表了365篇文章,连续30年获得了IBM的年度发明成就奖(InventionAchievement Awards)。他因为证明了第一个可行的异质结而获得了IBM的8万美元奖金,异质结是两种半导体材料之间的一种界面,它在激光、发光二极管和其他设备中都起着至关重要的作用。1982年,还在IBM的时候,他取得了康奈尔大学的电子工程博士学位。1985年,他成为IBM院士(IBMfellow),这是IBM的研究员能获得的最高荣誉。
1962年,伍德尔加入华生研究中心的研究团队时,他参与了IBM用更小、更强大的电子设备代替机械数据处理设备的初始工作。受到从事开放式研究工作的鼓舞,他和IBM的同事汉斯·拉普莱切(Hans Rupprecht)开始寻找在室温下不需要很多能量就能把电转化为光的材料。他们的成功开启了激光束的应用,之前激光束只能在很低的温度下,使用巨大的能量来产生。
但是伍德尔表示,他在实验室中首次取得重大突破是当他、拉普莱切和其他人找到了新的制作发光二极管的方法的时候。之后LED技术开始萌芽;最初的设备能发出红外光,但由于使用的能量太多而不能实际应用。伍德尔完善了一个叫做液相外延的过程,培育异常纯净的砷化镓晶体,红外光LED就是用这种半导体材料制作的。他的成功使得其团队有可能制造出高效的、适于广泛应用的红外光LED。如今,这种LED普遍存在于电视遥控器中。
“我从没发明过什么全新的东西。我的工作是设计新的、切实有效并且高效的材料和设备。”伍德尔表示,“我的中间名是‘修补先生’。”
之后,伍德尔和拉普莱切开始研究能发出可见光的LED的制作方法。但是,要做到这一点,需要有更好的半导体。1957年,当时的美国无线公司(RCA)研究员赫伯特·克勒默(Herbert Kroemer)建议把不同类型的半导体分层叠加,并预测它们之间的界面能让研究员控制材料中的电流,这样就可以根据特定的用途改变其电子特性。虽然这一洞察力让克勒默在2000年赢得了诺贝尔奖,但他是用了伍德尔特殊的晶体培育技术让梦想成真的。1967年,伍德尔和他的同事利用液相外延技术在砷化镓培养基上培育出另一种合金,砷铝化镓。以晶格匹配的砷铝化镓/砷化镓异质结为基础的复合半导体可以用来制造发出非常鲜红红光的二极管。这种材料可应用到一系列新的电子设备中,包括CD播放器和光纤通信设备。
1972年,太空竞赛正在上演,此时,科学家的压力在于要研发出高效的太阳能电池,为绕轨道运行的宇宙飞船和卫星提供电力。伍德尔意识到能将电转化为光的复合半导体也许还能将光转化为电。他和哈罗德·哈弗(Harold Hovel)用他们新的异质结研发出一种高效的太阳能电池,能经受住太空严酷的环境。伍德尔和同事们还使用了一种目前广泛用于卫星通信系统和移动电话的晶体管中的材料。
伍德尔进行的异质结研究影响巨大无比。2001年,布什总统授予他美国国家技术奖(National Medal ofTechnology),根据当时的估计,每年销售的50亿美元的砷化镓半导体设备中的大约一半可以追溯到他发表的意义深远的文章和专利。除了总统的勋章外,伍德尔的这项研究还为他赢得了其他无数的荣誉,包括2005 IEEE西泽润一奖章(2005 IEEE Jun-ichi Nishizawa Medal),2000 IEEEThird Millemnium Award以及1997-1998 Eta KaPDa NuVladimir Karapetoff Eminent Member's Award。1989年他当选为美国国家工程院院士。
如今作为普渡大学的电子和计算机工程教授,伍德尔正在研究产生氢气的新方法,希望使它成为一种更切实可行的燃料。他目前的研究集中在一种富含铝的合金(包含镓、铟和锡)上,它能与水反应产生氢气和氢氧化铝。反应中产生的氢氧化铝可以通过商业化电解回收其中的铝。
伍德尔的这一方法主要关注的是两种实际应用。第一,他希望在柴油发动机中加入氢,以提高其燃烧效率;第二,他还认为轮船可以通过裂解海水释放氢气制造出自身所需的燃料。
利用这个星球上丰富的氢气资源需要克服几个困难。例如,从氢氧化铝回收铝的过程会排放碳,因为它依靠的是碳电极。但是,伍德尔指出一种更绿色的电极正在研发中,他坚信氢燃料有着光明的未来。对“修补先生”来说,令人畏惧的挑战就是工作的乐趣。
孩提时代,杰里·伍德尔(Jerry Woodall)(60届校友)常常把东西拆开看它们是怎么工作的,因此获得了“修补匠”的绰号。当他把家里的熨斗拆开后,父亲让他坐下,告诉他不要乱拆东西,除非能把它们还原。于是伍德尔开始专心于建筑,用他的每一块积木挑战自己,每一次他都能搭建出一个新的结构。正如他自己所说,多年后,他拆装东西的热情终于有了回报:伍德尔成了最早创造出新的半导体材料和设备,并因此使电子业发生革命性变化的人员之一。
伍德尔成长在马里兰州塔科马帕克的一个严谨的家庭里。虽然他出生时只有一只健全的眼睛,但他在少年棒球联赛中取得了不俗成绩,并积极投身于乒乓球和网球运动,高中时在理科上取得了很好的成绩。此时,一本关于核分裂的小册子使他着迷,他想要成为一名核物理学家,所以申请了麻省理工学院。
1956年的秋天,当他乘了一夜的火车从华盛顿到达后湾区站,又乘出租车抵达宿舍Baker House之前,他从没到过麻省理工学院。第一年,他的学习成绩一般,第二年更糟,他未能通过电子和磁学的考试(毕业时他的平均成绩可能是c)。但是当他决定转修冶金学之后,在他的本科论文导师、材料科学的先驱者莫里斯科恩(Morris Cohen)教授的指导下,他开始发奋图强。
当他加入麻省理工学院的合唱团以后,他的社交生活也变得丰富起来,成了合唱团的后备钢琴手,并当选大学生联谊会Lambda Chi Alpha的负责人,之前的一年,他帮助完成了著名的斯穆特测量实验。伍德尔表示,这个主意来自一次饭后关于非标准单位测量(通过点数非标准测量单位间接进行比较,如使用小棍、绳子等物品进行测量)的讨论。为了向大学生联谊会的成员证明这一观点,集合起来的哥们儿想到了利用奥利弗·斯穆特(Oliver Smoot)——1962年的Lambda Chi Alpha联谊会中最矮的成员,身高只有5英尺7英寸(约1.7米)——来测量哈佛大桥的长度。目前它的长度仍然是364.4个斯穆特,加减一只耳朵的长度。
1960年毕业以后,伍德尔作为克利韦特晶体管产品公司(clevite Transistor Products)主管工程师短暂工作两年,之后他在IBM位于纽约州约克镇海茨的华生研究中心(WatsonResearch Center)找了一份小职员的工作。莫里斯科恩极力向IBM的人事专员推荐他,说服他们不要太看重伍德尔在麻省理工学院的成绩,因为他“在实验室里有特殊的才能。”
之后的50年里,伍德尔与人合作取得了85项专利(大多数是IBM的),在科学类的杂志上发表了365篇文章,连续30年获得了IBM的年度发明成就奖(InventionAchievement Awards)。他因为证明了第一个可行的异质结而获得了IBM的8万美元奖金,异质结是两种半导体材料之间的一种界面,它在激光、发光二极管和其他设备中都起着至关重要的作用。1982年,还在IBM的时候,他取得了康奈尔大学的电子工程博士学位。1985年,他成为IBM院士(IBMfellow),这是IBM的研究员能获得的最高荣誉。
1962年,伍德尔加入华生研究中心的研究团队时,他参与了IBM用更小、更强大的电子设备代替机械数据处理设备的初始工作。受到从事开放式研究工作的鼓舞,他和IBM的同事汉斯·拉普莱切(Hans Rupprecht)开始寻找在室温下不需要很多能量就能把电转化为光的材料。他们的成功开启了激光束的应用,之前激光束只能在很低的温度下,使用巨大的能量来产生。
但是伍德尔表示,他在实验室中首次取得重大突破是当他、拉普莱切和其他人找到了新的制作发光二极管的方法的时候。之后LED技术开始萌芽;最初的设备能发出红外光,但由于使用的能量太多而不能实际应用。伍德尔完善了一个叫做液相外延的过程,培育异常纯净的砷化镓晶体,红外光LED就是用这种半导体材料制作的。他的成功使得其团队有可能制造出高效的、适于广泛应用的红外光LED。如今,这种LED普遍存在于电视遥控器中。
“我从没发明过什么全新的东西。我的工作是设计新的、切实有效并且高效的材料和设备。”伍德尔表示,“我的中间名是‘修补先生’。”
之后,伍德尔和拉普莱切开始研究能发出可见光的LED的制作方法。但是,要做到这一点,需要有更好的半导体。1957年,当时的美国无线公司(RCA)研究员赫伯特·克勒默(Herbert Kroemer)建议把不同类型的半导体分层叠加,并预测它们之间的界面能让研究员控制材料中的电流,这样就可以根据特定的用途改变其电子特性。虽然这一洞察力让克勒默在2000年赢得了诺贝尔奖,但他是用了伍德尔特殊的晶体培育技术让梦想成真的。1967年,伍德尔和他的同事利用液相外延技术在砷化镓培养基上培育出另一种合金,砷铝化镓。以晶格匹配的砷铝化镓/砷化镓异质结为基础的复合半导体可以用来制造发出非常鲜红红光的二极管。这种材料可应用到一系列新的电子设备中,包括CD播放器和光纤通信设备。
1972年,太空竞赛正在上演,此时,科学家的压力在于要研发出高效的太阳能电池,为绕轨道运行的宇宙飞船和卫星提供电力。伍德尔意识到能将电转化为光的复合半导体也许还能将光转化为电。他和哈罗德·哈弗(Harold Hovel)用他们新的异质结研发出一种高效的太阳能电池,能经受住太空严酷的环境。伍德尔和同事们还使用了一种目前广泛用于卫星通信系统和移动电话的晶体管中的材料。
伍德尔进行的异质结研究影响巨大无比。2001年,布什总统授予他美国国家技术奖(National Medal ofTechnology),根据当时的估计,每年销售的50亿美元的砷化镓半导体设备中的大约一半可以追溯到他发表的意义深远的文章和专利。除了总统的勋章外,伍德尔的这项研究还为他赢得了其他无数的荣誉,包括2005 IEEE西泽润一奖章(2005 IEEE Jun-ichi Nishizawa Medal),2000 IEEEThird Millemnium Award以及1997-1998 Eta KaPDa NuVladimir Karapetoff Eminent Member's Award。1989年他当选为美国国家工程院院士。
如今作为普渡大学的电子和计算机工程教授,伍德尔正在研究产生氢气的新方法,希望使它成为一种更切实可行的燃料。他目前的研究集中在一种富含铝的合金(包含镓、铟和锡)上,它能与水反应产生氢气和氢氧化铝。反应中产生的氢氧化铝可以通过商业化电解回收其中的铝。
伍德尔的这一方法主要关注的是两种实际应用。第一,他希望在柴油发动机中加入氢,以提高其燃烧效率;第二,他还认为轮船可以通过裂解海水释放氢气制造出自身所需的燃料。
利用这个星球上丰富的氢气资源需要克服几个困难。例如,从氢氧化铝回收铝的过程会排放碳,因为它依靠的是碳电极。但是,伍德尔指出一种更绿色的电极正在研发中,他坚信氢燃料有着光明的未来。对“修补先生”来说,令人畏惧的挑战就是工作的乐趣。