個人簡介
赫伯特·克勒默1928年出生在德國(當時處於魏瑪共和國時期,但國號依舊為德意志帝國)魏瑪,父親是公務員,母親是家庭主婦,都來自技術工家庭,父母雖然沒有受過高等教育,但是希望赫伯特·克勒默能獲得最好的教育,他們並沒有為兒子制訂具體的學術方向,赫伯特·克勒默自己選擇了數學、物理和化學。1947年中學畢業後,他在耶拿大學學習物理學,曾聽過德國物理學家弗里德里希·洪德(Friedrich Hund)的課。
人生經歷
他在柏林實習時,利用“空中橋樑”逃往了西德,並在哥廷根大學完成了關於電晶體中熱電子效應的理論物理學研究和博士論文,導師是德國物理學家裡夏德·貝克(RichardBecker),1952年獲得博士頭銜。此後他將職業定位在物理學和半導體技術研究上。
克勒默先是在德國聯邦郵政中央通訊實驗室的一個半導體研究小組工作,並自稱為是一個“套用理論學者”。1954年他前往美國,工作於普林斯頓大學和帕羅奧圖的多家研究機構,1968年至1976年任博爾德科羅拉多大學(UniversityofColoradoatBoulder,科羅拉多州博爾德縣)物理學教授。1976年,克勒默說服聖塔芭芭拉加利福尼亞大學的電子和計算機工程系,將有限的項目資金用於剛剛形成的化合物半導體技術,而不是投資發展主流的矽技術,這一決定使得聖塔芭芭拉加利福尼亞大學占據了這一領域的領導地位。
克勒默來到聖塔芭芭拉加利福尼亞大學後,將研究重心從理論轉移到了實驗領域,1970年代末成為分子射線取向附生研究領域的先驅。他先是製造和研究了新的合成材料,如磷化鎵(GaP)和矽基層上的砷化鎵,1985年後又將注意力集中到合成材料砷化銦(InAs),銻化鎵(GaSb)和銻化鋁(AlSb),並將基礎研究和未來元件開放相結合,其中一項重要的研究課題是超導半導體混合結構,砷化銦-銻化鋁材料由超導鈮電極連結,可以促使半導體內的超導。另一個研究方向是強電場下半導體內電子的傳輸,電子在偏能帶中振盪,這種結構適合於做振盪器,通常稱為Bloch振盪器,可以達到太赫茲(THz)級的頻率。
他和查爾斯·基泰爾(CharlesKittel)合著的統計力學教科書ThermalPhysics(ISBN0716710889)在1980年出版至今仍廣為全球許多大學使用。
科學研究
克勒默的研究領域在當時都不是熱門的,但卻在幾年後顯現出其重要性。他在1950年代中期指出使用半導體異質結構能夠大大提高各種半導體元件的性能,並提出了可以實現秭赫(GHz)級頻率的異質結二極體的概念。1963年又提出了雙異質結構雷射的概念,這是半導體雷射的基礎和核心技術。這兩個概念遠遠超出了當時的研究水平,直至1980年代取向附生技術發展後才得以大量套用,並成為主流。克勒默2000年所獲得的諾貝爾物理學獎可以追溯到這些早期的論文,它們使得1980年代成為了“異質結構的時代”,異質結構繼續主導著化合物半導體,這不僅僅包括雷射和發光二極體,還包括積體電路,並且威脅到了矽制積體電路技術的主流地位。
克勒默來到聖塔芭芭拉加利福尼亞大學後,將研究重心從理論轉移到了實驗領域,1970年代末成為分子射線取向附生研究領域的先驅。他先是製造和研究了新的合成材料,如磷化鎵(GaP)和矽基層上的砷化鎵,1985年後又將注意力集中到合成材料砷化銦(InAs), 銻化鎵(GaSb)和銻化鋁(AlSb),並將基礎研究和未來元件開放相結合,其中一項重要的研究課題是超導半導體混合結構,砷化銦-銻化鋁材料由超導鈮電極連結,可以促使半導體內的超導。另一個研究方向是強電場下半導體內電子的傳輸,電子在偏能帶中振盪,這種結構適合於做振盪器,通常稱為Bloch振盪器,可以達到澗赫(THz)級的頻率。
1990年代末起,克勒默又轉向純理論工作,繼續早期的研究,也開創了一些新的研究領域,如光子晶體中的電磁波傳播,納米結構物理學等。
成就
赫伯特·克勒默和若雷斯·阿爾費羅夫因將半導體異質結構發展套用於高速光電子元件中,與發明積體電路的傑克·基爾比分享了2000年諾貝爾物理學獎。
所獲榮譽
1973年,電氣電子工程師協會(IEEE),J.J.埃貝斯獎(J.J.Ebers Award)
1982年,國際砷化鎵及相關化合物研討會,海因里希-韋爾克-獎章(Heinrich-Welker-Medaille)
1983年,電氣電子工程師協會電子器件學會,國家講師獎(National Lecturer)
1986年,電氣電子工程師協會,傑克·默爾敦獎(Jack Morton Award)
1994年,亞歷山大-馮-洪堡研究獎(Alexander-von-Humboldt-Forschungspreis)
2000年,諾貝爾物理學獎
科研成果
1963年,他提出了雙異質結構雷射的概念,是這一領域的先驅之一,他所提出的概念遠遠超出了當時在半導體領域的研究水平。八十年代時,這種理念和相應的技術才被大量套用開來。在到美國加利福尼亞大學從事實驗研究之後,他研究出多種實用半導體技術,涵蓋了高性能設備、材料研究、固態物理等諸多新興領域。出色的研究成果曾為他贏得了多項國內外大獎。
瑞典皇家科學院10日宣布,俄羅斯科學家澤羅斯·阿爾費羅夫、美國科學家赫伯特·克勒默和傑克·基爾比,因在“信息技術方面的基礎性工作”而獲2000年諾貝爾物理學獎。
瑞典皇家科學院發布的新聞公報說,三位科學家“通過發明快速電晶體、雷射二極體和積體電路”,為現代信息技術奠定了堅實基礎。其中,阿爾費羅夫和克勒默將分享2000年一半的諾貝爾物理學獎獎金,以表彰他們在半導體異質結構研究方面的開創性工作。基爾比則因在發明積體電路中所作的貢獻,而獲得了總額為900萬瑞典克朗(約合100萬美元)的獎金的另一半。
現代信息技術近幾十年深刻改變了人類社會,它的發展必須具備兩個簡單但又是基本的先決條件:一是快速,即短時間裡傳輸大量信息;二是體積小,攜帶起來方便,在任何場合都能使用。三位科學家的成果滿足了這兩個要求。
阿爾費羅夫與克勒默為滿足上述第一個先決條件作出了重要貢獻。他們發明的半導體異質結構技術,已廣泛套用於製造高速光電子和微電子元件。所謂異質結構半導體,主要由很多不同帶隙的薄層組成。通信衛星和行動電話基站等都採用了異質結構技術製造的快速電晶體。利用異質結構技術製造的雷射二極體,也使光纖電纜傳輸網際網路信息得以實現。半導體異質結構技術還可用於製造發光二極體,汽車剎車燈和交通燈等都用到發光二極體,常用的電燈在未來也有可能被發光二極體取而代之。