Đàm Trung Đồn – chiếc transistor năm 1962 và mầm bán dẫn Việt Nam

Ngày nay, bên trong một con chip nhỏ hơn móng tay có thể chứa hàng tỷ transistor. Những linh kiện cực nhỏ ấy là nền tảng của điện thoại, máy tính, thiết bị y tế, phương tiện giao thông và nhiều hệ thống quốc phòng hiện đại.

Nhưng vào năm 1962, tại Việt Nam, transistor vẫn là một thành tựu công nghệ rất mới. Phần lớn tài liệu chuyên ngành phải tìm đọc bằng tiếng nước ngoài. Thiết bị đo lường thiếu thốn, vật liệu khó kiếm và gần như chưa có người đi trước để hướng dẫn.

Trong hoàn cảnh ấy, tại một phòng thí nghiệm nghèo nàn của Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội, giảng viên trẻ Đàm Trung Đồn đã tự nghiên cứu, lắp ráp thiết bị và chế tạo thành công một transistor germanium có khả năng khuếch đại tín hiệu điện.

Đó chưa phải một dây chuyền sản xuất vi mạch. Nó cũng không phải con chip hiện đại như ngày nay. Nhưng linh kiện nhỏ bé ấy chứng minh rằng người Việt Nam có thể tiếp cận, thực nghiệm và làm chủ một lĩnh vực khoa học đang làm thay đổi thế giới.

Đàm Trung Đồn sinh năm 1934 trong một gia đình có truyền thống học hành ở Hương Mạc, Từ Sơn, Bắc Ninh. Ông là người con thứ 19 trong gia đình có 20 anh chị em.

Cha ông từng làm quan dưới chế độ cũ, nhưng không muốn các con tiếp tục theo con đường quan trường. Ông hướng họ học tập, nghiên cứu khoa học và sử dụng tri thức để phụng sự xã hội. Nhiều người trong gia đình sau này tham gia quân đội, giáo dục và nghiên cứu.

Khi Toàn quốc kháng chiến bùng nổ cuối năm 1946, Đàm Trung Đồn còn chưa học hết bậc tiểu học. Ông theo gia đình tản cư qua Bắc Ninh, Bắc Giang rồi Thái Nguyên. Sau khi cha mất, những người anh lớn thay cha hướng dẫn việc học của em.

Nhờ khả năng tự học, Đàm Trung Đồn chỉ mất hơn hai năm để hoàn thành chương trình trung học cơ sở. Năm 1950, khi các anh đã thoát ly tham gia kháng chiến, ông cùng mẹ trở lại Hà Nội.

Sống giữa thành phố bị tạm chiếm, cậu học trò vẫn hướng về kháng chiến và dành phần lớn thời gian cho việc học. Ông đặc biệt say mê vật lý, từng giành vị trí thủ khoa trong một kỳ thi học sinh giỏi vật lý dành cho các trường trong vùng tạm chiếm.

Năm 1952, với mong muốn trở thành nhà khoa học, Đàm Trung Đồn ghi danh vào Trường Đại học Khoa học Hà Nội. Sau Hiệp định Genève năm 1954, nhiều cơ sở giáo dục và sinh viên chuyển vào miền Nam. Ông không đi theo mà được Thành Đoàn Thanh niên Cứu quốc Hà Nội cử tham gia lớp chuẩn bị tiếp quản Thủ đô.

Sau khi Hà Nội được giải phóng, ông tiếp tục học tại Trường Đại học Sư phạm Khoa học và tốt nghiệp khóa đầu tiên vào năm 1956.

Cũng trong năm ấy, Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội được thành lập. Đàm Trung Đồn, khi đó mới ngoài hai mươi tuổi, được phân công ở lại giảng dạy vật lý.

Những ngày đầu, nhà trường thiếu gần như mọi thứ. Đội ngũ giảng viên vật lý chỉ có một số ít người. Thiết bị trong phòng thí nghiệm phần lớn là đồ cũ để lại từ thời Pháp. Giáo trình tiếng Việt chưa đầy đủ, khiến các giảng viên phải tự tìm tài liệu Liên Xô và dùng từ điển Nga – Pháp, Pháp – Nga để dịch, biên soạn lại bài giảng.

Ban ngày, những giảng viên trẻ lên lớp, chữa bài và hướng dẫn sinh viên thực hành. Ban đêm, họ tiếp tục đọc tài liệu, dịch sách, tự học và chuẩn bị giáo trình cho ngày hôm sau.

Đàm Trung Đồn lựa chọn vật lý chất rắn và bán dẫn – một lĩnh vực rất mới, ngay cả đối với khoa học thế giới. Transistor đầu tiên mới được chế tạo tại Phòng thí nghiệm Bell của Hoa Kỳ năm 1947. Chỉ hơn một thập niên sau, một giảng viên Việt Nam đã quyết định tự mình nghiên cứu loại linh kiện ấy.

Khó khăn lớn nhất là không có chuyên gia hướng dẫn. Trong khi một số đồng nghiệp được cử đi đào tạo ở nước ngoài, Đàm Trung Đồn tiếp tục ở lại trường, vừa giảng dạy vừa tự tìm con đường nghiên cứu.

Tài liệu về bán dẫn khi đó vô cùng khan hiếm. Theo những hồi ức được công bố, tại hiệu sách ngoại văn ông chỉ tìm được một cuốn sách nhập môn có nhan đề gần nghĩa là Transistor thật đơn giản. Nhưng những điều thực sự cần thiết để chế tạo linh kiện – từ vật liệu, phương pháp tạo tiếp giáp đến cách kiểm tra đặc tính điện – không thể chỉ học bằng cách đọc sách.

Ông phải tự thiết kế và lắp ráp các thiết bị đo điện tử. Nhiều linh kiện được mua bằng khoản tiền dành dụm từ đồng lương ít ỏi. Ông thực hiện lại những thí nghiệm cơ bản từng dẫn các nhà khoa học thế giới đến phát minh transistor, quan sát từng hiện tượng rồi điều chỉnh phương pháp.

Bán dẫn là loại vật liệu có tính dẫn điện nằm giữa chất dẫn điện và chất cách điện. Bằng cách tạo ra những vùng vật liệu có đặc tính khác nhau rồi ghép chúng theo cấu trúc thích hợp, người ta có thể điều khiển dòng điện, khuếch đại tín hiệu hoặc thực hiện chức năng đóng – ngắt.

Nguyên lý có thể được trình bày trong vài dòng, nhưng biến nó thành một linh kiện hoạt động được là câu chuyện khác. Một sai lệch nhỏ trong vật liệu, nhiệt độ hay quy trình xử lý cũng có thể khiến toàn bộ thí nghiệm thất bại.

Đàm Trung Đồn kiên trì thử nghiệm. Năm 1962, ông chế tạo được một transistor làm từ germanium có khả năng khuếch đại tín hiệu điện trong phòng thí nghiệm của Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội.

Chiếc transistor còn có kích thước tính bằng centimet, lớn hơn rất nhiều so với transistor cỡ nanomet ngày nay. Tuy nhiên, giá trị của nó nằm ở chỗ người thực hiện đã làm chủ được nguyên lý, thiết kế phép đo và tạo ra linh kiện bằng điều kiện kỹ thuật trong nước.

Báo cáo khoa học đầu tiên của ông về mạch bán dẫn được Giáo sư Tạ Quang Bửu đặc biệt chú ý. Khi chiến tranh điện tử ngày càng trở thành một phần quan trọng của cuộc đối đầu với quân đội Mỹ, nghiên cứu về bán dẫn không còn chỉ mang ý nghĩa học thuật. Nó có triển vọng được sử dụng trong các thiết bị liên lạc, đo lường, trinh sát và khí tài quân sự. Vì vậy, một số nội dung nghiên cứu được yêu cầu giữ bí mật.

Thành công ban đầu tạo cơ sở để nhà trường hình thành bộ phận nghiên cứu và đào tạo về vật lý bán dẫn. Năm 1961, Bộ môn Vật lý chất rắn được thành lập, Đàm Trung Đồn giữ vai trò Chủ nhiệm trong nhiều thập niên.

Khi chiến tranh chống Mỹ trở nên ác liệt, Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội phải sơ tán. Phòng thí nghiệm được chuyển đến những vùng an toàn hơn. Điều kiện nghiên cứu vốn đã thiếu thốn nay càng khó khăn, nhưng các nhà khoa học không dừng lại.

Nhóm nghiên cứu vật lý bán dẫn và vật liệu từ tham gia giải quyết nhiều nhiệm vụ phục vụ quốc phòng. Theo lịch sử Bộ môn Vật lý chất rắn, các nghiên cứu của đơn vị đã góp phần chế tạo khí tài phục vụ chống máy bay B-52, phát hiện và rà phá bom mìn.

Nhiều nội dung cụ thể không được công bố rộng rãi vì liên quan đến bí mật quân sự. Nhưng các phần thưởng sau đó cho thấy giá trị thực tế của những nghiên cứu ấy. Năm 1973, Giáo sư Đàm Trung Đồn được tặng Huân chương Chiến công; tập thể Bộ môn Vật lý chất rắn được tặng Huân chương Kháng chiến hạng Ba.

Trong thời chiến, khoa học không chỉ được đo bằng số bài báo. Một mạch điện hoạt động chính xác, một cảm biến phát hiện được tín hiệu hay một thiết bị giúp người lính đối phó với vũ khí đối phương đều có thể mang ý nghĩa sống còn.

Sau khi đất nước thống nhất, Đàm Trung Đồn tiếp tục phát triển nghiên cứu vật lý chất rắn và bán dẫn theo hướng ứng dụng vào sản xuất. Ông cùng đồng nghiệp thực hiện các công trình về tính chất điện và quang của vật liệu bán dẫn, các mức năng lượng sâu trong bán dẫn và nhiều loại cảm biến.

Từ những nguyên lý vật lý cơ bản, nhóm nghiên cứu chế tạo thiết bị đo nhanh độ ẩm nông sản, giúp đánh giá điều kiện bảo quản; thiết bị đo hệ số dẫn nhiệt của đất đá, phục vụ ngành dầu khí; cùng nhiều dụng cụ đo lường được sử dụng trong sản xuất và đời sống.

Ông cũng dành hơn nửa thế kỷ đứng trên bục giảng. Nhiều thế hệ nhà nghiên cứu vật lý chất rắn và khoa học vật liệu là học trò trực tiếp hoặc được đào tạo từ hệ thống chuyên môn do ông xây dựng. Những giáo trình vật lý chất rắn và bán dẫn do ông biên soạn được sử dụng trong nhà trường nhiều năm.

Năm 1984, Đàm Trung Đồn trở thành giảng viên vật lý đầu tiên của Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội được phong học hàm Giáo sư. Điều đặc biệt là ông không có bằng tiến sĩ. Trình độ của ông được công nhận qua năng lực nghiên cứu, giảng dạy, những thiết bị đã chế tạo và các thế hệ học trò được đào tạo.

Ông còn nhiều lần phụ trách đoàn học sinh Việt Nam tham dự Olympic Vật lý quốc tế. Khi nhận thấy học sinh Việt Nam còn yếu về kiến thức vật lý hiện đại và kỹ năng thực hành, ông cùng đồng nghiệp điều chỉnh chương trình bồi dưỡng, tăng cường các thí nghiệm bằng dụng cụ thông thường hoặc tự chế tạo. Những đoàn học sinh sau đó giành được nhiều kết quả cao.

Năm 2008, ông được Nhà nước phong tặng danh hiệu Nhà giáo Nhân dân.

Tháng 4 năm 2026, ở tuổi ngoài chín mươi, Giáo sư Đàm Trung Đồn vẫn minh mẫn khi nói về khoa học cơ bản, giáo dục tài năng và tương lai ngành bán dẫn Việt Nam. Ông nhấn mạnh rằng khoa học cơ bản chỉ phát triển bền vững khi được gắn với khoa học công nghệ và nhu cầu thực tế của đất nước.

Hơn sáu thập niên đã trôi qua từ chiếc transistor germanium năm 1962. Transistor ngày nay nhỏ hơn linh kiện đầu tiên ấy hàng triệu lần và được tích hợp với số lượng khổng lồ trong mỗi con chip.

Nhưng giữa transistor năm 1962 và ngành công nghiệp bán dẫn Việt Nam hôm nay vẫn có một sợi dây nối liền: khát vọng tự học, tự nghiên cứu và từng bước làm chủ công nghệ.

Trong căn phòng thí nghiệm nghèo nàn năm ấy, Đàm Trung Đồn không chỉ chế tạo một linh kiện điện tử. Ông đã gieo xuống một hạt mầm.

Hạt mầm ấy là niềm tin rằng người Việt Nam, dù bắt đầu trong thiếu thốn, vẫn có thể đi vào những lĩnh vực khoa học khó nhất nếu có đủ sự kiên trì, trung thực và khát vọng phụng sự đất nước.