吳全德

吳全德（1923年12月12日-2005年12月29日），浙江黃岩人，電子物理學家、教育家，中國科學院學部委員（院士），中國光電陰極理論研究的開拓者。

吳全德於1947年畢業於清華大學電機系，同年進入該校物理系任教；1952年，調到北京大學物理系；1959年，任北京大學電子物理教研室主任；1997年，任北京大學納米科學與技術中心主任、首席科學家；2002年，任北京大學信息科學技術學院學位委員會副主任。

吳全德在國際上最先提出了銀氧銫光電陰極的固溶膠理論，闡明了這種陰極的光電發射特性，揭開了光電發射機理之迷，這個成果被稱為“吳氏理論”；同時還深入研究了薄膜中原子團和超微粒子成核生長理論，科學地揭示了自然規律；此後又進行了納米電子學的研究，在納米薄膜的光學、電學和光電性能方面取得了顯著成果。

基本介紹

• 中文名：吳全德
• 國籍：中國
• 民族：漢族
• 出生地：浙江省黃巖縣（今台州市黃巖區）
• 出生日期：1923年12月12日
• 逝世日期：2005年12月29日
• 職業：電子物理學家、教育家
• 畢業院校：清華大學
• 主要成就：提出“吳氏輸運函式”公式
  創造“吳氏理論”
  研究原子團在固體表面形成的條件
• 代表作品：《藝術與科學的融合》、《薄膜物理》等

人物經歷

1923年12月12日，吳全德出生於浙江省黃巖縣（今台州市黃巖區）。吳全德的父親吳甘霖，在黃巖縣城郊開設小酒店，母親從事家務勞動。父母教育他要誠實待人，認真讀書，做個好人。

吳全德

吳全德小時候跟鄰里老人學認字，1931年入黃巖縣樊川國小，1933年轉入位於臨海縣海門區（今台州市椒江區）的浙江省立台州中學附屬國小。他在國小成績一直優秀。

1933年，國小畢業，順利升入浙江省立台州中學國中部。

1938年，進入浙江省立台州中學高中部，因遇上日本兵艦炮擊海門，於1939年轉入黃巖縣中學（今黃岩中學），1943年春畢業。他中學學習成績優異，可以保送上大學，但年輕的吳全德，一心想學好本領，抗日救國，結果填報和考取了遠在南國雲南昆明的西南聯合大學。

1943年9月，經過兩個多月的跋山涉水，吳全德趕到了昆明，走進了西南聯大的校門。

1945年，在轟轟烈烈的“一二一運動”中，吳全德積極參加，曾以“黃岩中學校友會”和“黃岩同鄉會”等名義，集體參加學生運動的活動。

1946年9月，隨清華大學回到北平（今北京）繼續學習間回到北京，先都住在北大第四院（舊國會眾議院，現新華社址）；10月初的一個星期日，乘著幾輛大卡車回到清華園，在清華園的牌坊前舉行了抗戰勝利後的返校儀式。

1947年，吳全德以優異成績畢業於清華大學電機系，留校任物理系助教，協助孟昭英教授籌建電子學實驗室。

吳全德

1952年，院系調整，吳全德調到北京大學物理系，在電子學組任講師。

在抗美援朝戰爭中，中國人民志願軍繳獲了敵軍的一種秘密武器，卻不知其用途，中央軍委將它送到北大。北大指派吳全德進行研究，才知它是紅外線夜視鏡，在夜間能瞄準人體。吳全德不但破解了這種秘密武器，而且自己製造出同樣的武器，為中國人民解放軍武器建設作出了重要的貢獻。

1953年，任電子學教研室代主任；同年4月，加入九三學社。

1955年，任電子物理教研室主任，從那時起他開始進行電子光學方面的研究。1958年，該室研究紅外變像管。

1959年，北京大學建立無線電電子學系，電子物理專業被劃歸到該系，吳全德也轉到該系繼續任原職。

1961年，被提升為副教授。他在講授陰極電子學課程的同時，進行光電陰極的研究工作。

1963年，首先提出了光電陰極的固溶膠理論。

1966年，提出離子晶體或共價晶體中固溶膠粒的形成和生長理論。

1978年，晉升為教授。

1979年，吳全德提出銀氧銫陰極含銀超微粒子的能帶模型，推導出光電流密度和量子產額公式。此公式後來被中國之外的其他國家的學者稱為“吳氏輸運函式”，他所提出的光電陰極的固溶膠模型和光電子發射的理論被稱為“吳氏理論”。

1983年7月1日，吳全德加入了中國共產黨。

1984年，吳全德領導的電子物理專業被批准為首批博士點，他成為首批博士生導師。

1991年，吳全德當選為中國科學院學部委員（後改為院士），獲國務院頒發的政府特殊津貼。

1997年9月，在吳全德等人的建議下，北京大學成立“納米科學與技術研究中心”，他被任命為主任；該中心在單壁碳納米管、超高密度信息存儲、針尖化學等方面取得了創新成果。

1998年，承擔國家自然科學基金重大項目"納米電子學基礎研究"，任首席科學家。

2002年，北京大學信息科學技術學院成立，吳全德任學院學位委員會副主任；同年，與中國宇航科學及火箭權威、中國科學院院士梁思禮教授一同應邀蒞臨董教總教育中心暨新紀元學院參加“721華教盛會”，並公開主講“納米科學的發展與人類未來”學術講座；同年9月，與梁思禮院士同時應允出任新紀元學院學術顧問。

2004年12月，吳全德為慶祝馬來西亞華校董事聯合會總會創會五十周年慶，再度應邀抵馬，公開演講“論科學美”，以其主持的實驗室拍攝到的納米粒子結構的珍貴照片，深入淺出的談納米科技及其微觀世界，探討科學與藝術相結合的美感經驗，將科學從形下之器提升到形上之道與美的境界。

吳全德題字

2005年3月，吳全德院士被查出腦部患有血管瘤，本應及時治療，他卻忙於科研，要等告一段落才能脫身治病；直至2005年12月發現血管瘤增大，住入北京醫院，延名醫會診，多數主張動手術，少數主張保守療法，於12月20日由北京醫院名醫動了手術，由於該腦瘤不能摘除，只得在血管上搭一支架。手術成功，手術後已恢復正常，不意25日血管瘤破裂。

2005年12月29日22時44分，吳全德院士經多方搶救無效，不幸逝世，享年82歲，在其病重住院期間，吳全德還帶去了電腦和書稿，並完成了書名為《藝術與美》的寫作提綱。

主要成就

科研成果

• 創造“吳氏理論”
  

在光電陰極方面，他進行了較深入的理論和實驗研究，尤其是對銀氧銫（Ag-O-Cs）光電陰極的結構和光電子發射機理的研究取得了重要成果。Ag-O-Cs光陰極（也稱S—1陰極）是最早（1929）發明的實用光電陰極，世界上第一隻電視攝像管和第一隻紅外變像管就是利用這種陰極製成的。它具有較高的近紅外靈敏度和複雜的光譜回響特性，至今在紅外光電轉換和探測儀器中仍被廣泛套用。在雷射出現以後，它的優越的超短脈衝檢測特性和多光子效應受到光電專家的重視，但它的發射機理長期沒有被認識清楚，近半個世紀以來，多數人認為這個陰極是半導體結構，但用半導體模型解釋該陰極特性時又遇到很多矛盾，有些學者認為S-1陰極的發射機理是一個謎。吳全德於1963年首先提出了這種光電陰極的固溶膠模型，指出了這種光電陰極的結構是金屬銀超微粒子埋藏於氧化銫半導體中，他從理論上討論了基質中金屬微粒的成核、生長條件，提出了離子晶體或共價晶體中固溶膠粒的形成和生長理論，並給出了金屬微粒-半導體薄膜的能帶結構和電子態分布，以此為基礎討論了Ag-O-Cs光電陰極的導電機理、光吸收、光電激發和光電子輸運過程以及光電子發射的量子產額公式：

Y（hv）=α∫∞Es-EFEE+（Ev-hv）E+（Ev-Ec）1/2

吳全德在指導教學

expEm-EkTdE在這個領域，吳全德最先用這種模型、理論和公式定量地闡明了Ag-O-Cs光電陰極的結構和特性，並從理論上得出對長波光電發射有貢獻的平均銀超微粒的直徑為3.1納米。大量的科學實驗證實了這個模型是合理的，這個理論較好地解釋了實驗結果。此理論被歐美等國外權威學者承認並稱之為“吳氏理論”。

在20世紀60年代後期，多鹼光電陰極獲得廣泛套用，它是在可見光、近紫外和近紅外範圍有較高靈敏度的實用光電陰極，是高增益高解析度像增器發展的基礎，但對它的光電發射機理的討論都採用單晶半導體模型。吳全德在1985年與合作者一起對“多鹼效應”做出了實質性的解釋，並提出多晶光電發射模型和對光譜回響有影響的兩個參量，即晶粒間界處的位壘高度和光電子的界面損失率，從而對光譜回響的變化給出解釋。

• 原子團和超微粒子成核和生長理論的研究
  

吳全德在光電陰極的研究方面取得突破性成果的同時，擴展了他的研究範圍，研究了在更普遍的情況下，原子團和超微粒子成核和生長的理論，給出了在介質或半導體中形成原子團和超微粒子的理論公式和物理條件。在這個理論指導下，可以有目的地控制製備金屬超微粒子-半導體薄膜和金屬超微粒子-絕緣體薄膜。這類薄膜具有獨特的光學、電學、磁學和光電性質，它可以製成光和電磁波強吸收材料、光學雙穩態材料、超短光脈衝檢測薄膜、以及多種氣體敏感薄膜。

吳全德意識到薄膜技術在高科技各個領域的重要性，但對薄膜生長的基礎（包括成核、生長、連續成膜和外延等）還沒有完整的理論。因此他研究了在固體表面原子團形成的物理條件，討論了薄膜形成的一般過程和穩定外延生長的條件，提出成核、生長和外延生長的互補性，給出了有關公式。這一理論工作在薄膜製備和固體器件加工及外延生長條件等方面是非常有意義的。

在上述研究的基礎上，吳全德與合作者以及他所指導的研究生進行了金屬超微粒子的結構和特性的系統實驗研究。人們在這個領域中研究較多的是在惰性氣體中製備原子團和測試原子團的特性，而吳全德則已經比較深入地研究了埋藏在介質或半導體中的金屬超微粒子薄膜的結構與特性，特別是它們的光電特性，從理論和實驗上給出一系列的研究結果。這些成果表明了吳全德的研究工作有其獨到的開創性和先進性。

論文著作

據2015年12月九三學社中央委員會網站信息顯示，吳全德出版有《吳全德文集》和《薄膜物理》等書籍，發表150多篇學術文章；還出版了《藝術與科學的融合——納米科技改變人類生產、生活、思維方式》一書。

主要論文著作如下：

《吳全德文集》

1、吳全德，陰極的固溶膠理論，第一次全國電真空器件專業學術會議文集，1964：371～389.

2、吳全德，用電子顯微鏡觀察銀氧銫光電陰極的銀膠粒和銀顆粒，物理學報，1979，28（4）：553～562.

3、吳全德，銀氧銫光電陰極的長波光譜回響和固溶小膠粒，物理學報，1979，28（5）：603～621.

4、Wu Quande and Liu Xiqing，Electric Conduction of Metallic Ag Particles Cs2O Semiconductor Thin Films，J Vac Sci Techniol，1983，Al（3）：317～375.

5、Wu Quande and Liu Libin，Multialkali and Polycrystalline Properties of Multialkali Antimonide Photocathodes，Advances in Electronics and Electron Physics，1985，64B：373～383.

6、Wu Quande，Xue Zengquan et al，Optical Properties of Cs2O and Ag Cs2O Thin Films，J Vac Sci Techniol，1987，A5（4）：1960～1964.

7、吳全德、薛增泉，金屬微粒—半導體薄膜中小膠粒的光吸收與散射，物理學報，1987，36 （2）：183～190.

8、Wu Quande，Formation and Growth of Clusters and Ultrafine Particles on Solid Surfaces，J De Physique，1987，48（6）：531～536.

9、Wu Quande，Nucleation and Growth of Ultrafine Particles and Condition of Epitaxy，Chinese Phys Lett，1988，5（4）：173～176.

10、吳全德、薛增泉、劉惟敏，超微粒子—半導體薄膜的結構和特性，物理，1989，18（7）： 407～408.

11、Wu Quande，Nucleation and Growth of Vapor Phase Deposition on Solid Surfaces，Vacuum，1990，41（4，6）：1431～1433.

12、吳全德，離子晶體中固溶膠的形成和生長以及施主原子濃度（Ⅰ），（Ⅱ），物理學報，1996 ，22（1）：1～28.

專利發明

據2015年12月中國科學技術信息研究所、國家工程技術數字研究館信息顯示，吳全德院士在1982年至2002年共申報了5項專利，專利名分別是雷射脈衝檢測用光電發射薄膜、碳納米管的組裝技術及電子器件、內場助金屬超微粒子/介質複合光電發射薄膜及套用、摻雜稀土元素的納米粒子/介質複合光電薄膜及製備和套用、金屬納米粒子-半導體介質複合薄膜及製法和全光克爾開關。

人才培養

據2015年12月中國科學技術信息研究所、國家工程技術數字研究館信息顯示，吳全德院士在1999年至2000年共培養出3名碩士研究生、3名博士研究生。

研究生培養情況

論文題名	作者	指導老師	學位
TCNQ類薄膜生長圖形的理論分析與計算機模擬	曾燕	吳全德	碩士
氧化物陰極在雷射作用下電子發射的實驗和理論研究	張耿民	吳全德	博士
用於超高密度信息存儲的有機功能薄膜的一些研究	高鴻鈞	吳全德	博士
超微粒子光電池的可行性與方案研究	黃珏華	吳全德	博士
基底上沉積金屬超微粒子薄膜的透射電鏡和掃描隧道顯微鏡研究	王東生	吳全德	碩士
金屬超微粒-半導體薄膜的光電發射時間回響特性的研究	郭翎健	吳全德	碩士
參考資料：

社會任職

吳全德歷任《物理學報》、《高速攝影與光子學》編委，電子工業出版社顧問，中國電子學會理事，國防科工委夜視專業組副組長，北京大學學術委員會委員，國家計委世界銀行貸款項目“重點學科發展項目”專家組成員，國家自然科學基金委員會信息科學部電子學科評審組成員，中國科學院真空物理實驗室學術委員會副主任，中國電子學會會士評審組成員和學術委員會委員等職務。

獲獎記錄

吳全德對“金屬超微粒子-半導體薄膜材料的結構和特性”的研究，獲1987年國家自然科學獎三等獎和國家教育委員會科學技術進步獎二等獎；2004年，因電子顯微學基礎和納米結構研究，獲北京市自然科學一等獎。

人物評價

吳全德院士平易近人、為人正直、德高望重；教學上認真負責、誨人不倦；科研上周密嚴謹、成果卓著。他是我們的好老師，做人的好榜樣。（北京大學評）

“歲暮霜寒愁無限，故人西辭九重天，科海神遊昨日事，後生猶記諄諄談，當年納米先行者，呼號上下古稀年，藝術融合科學道，更存高德於世間。”（中國科學院院士、北京大學教授劉忠范評）