何力(左一)與團(tuán)隊(duì)成員在實(shí)驗(yàn)室討論工作。受訪者供圖
作者:虞慧嫻 廖清君
作者單位:中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
赤橙黃綠青藍(lán)紫,是可見光的色彩范圍,探測人眼所不能及的光則需要一些利器,比如紅外探測器。一切發(fā)熱的物體都會(huì)發(fā)射紅外光,它們在紅外探測器的“注視”下一覽無余。
在中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所(以下簡稱上海技物所),有一群科學(xué)家默默耕耘在紅外探測新天地中。他們?yōu)楹教爝b感衛(wèi)星研制紅外焦平面探測器,這個(gè)視野更廣闊的“眼睛”可以讓衛(wèi)星在幾百公里甚至幾萬公里外的太空不分晝夜地俯瞰地球、仰望星空,看得更多、更遠(yuǎn)、更清晰。研究員何力就是其中一員。
擼起袖子自己干
紅外焦平面探測器廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星遙感等領(lǐng)域,是國家所需。然而,相關(guān)材料、設(shè)備、技術(shù)等受限,沒有現(xiàn)成的可買,唯一的出路就是擼起袖子自己干。
當(dāng)時(shí),在國外從事研究工作的何力了解到國家面臨的難題,毅然放棄國外高薪工作,于1994年進(jìn)入上海技物所,從事碲鎘汞紅外探測器材料和器件的相關(guān)研究。他將先進(jìn)的研究成果積極引入國內(nèi),成為上海技物所半導(dǎo)體材料研究領(lǐng)域的學(xué)術(shù)帶頭人。他面向大面陣紅外焦平面探測器發(fā)展,創(chuàng)新性地研發(fā)了硅基碲鎘汞大失配體系分子束外延的理論和技術(shù)。
在祖國大地上干事業(yè),何力倍感振奮,帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在相關(guān)領(lǐng)域一鉆就是近30年,解決了碲鎘汞薄膜材料從基礎(chǔ)研究到工程應(yīng)用等一系列核心關(guān)鍵技術(shù)問題,為我國碲鎘汞紅外焦平面技術(shù)進(jìn)步和航天應(yīng)用作出貢獻(xiàn),并因此獲得國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)、國家自然科學(xué)獎(jiǎng)等諸多榮譽(yù)。
開拓創(chuàng)新探索“星辰大?!?/strong>
碲鎘汞是最為理想的高性能紅外探測材料,隨著新一代面陣紅外探測器的發(fā)展,大面積高質(zhì)量碲鎘汞材料的需求更為緊迫。
然而,碲鎘汞大面積單晶材料制備難度之高是國際公認(rèn)的。傳統(tǒng)方法難以獲得大面積、高均勻性的碲鎘汞材料,因此必須靠自己找到出路。
是否可以通過發(fā)展硅基碲鎘汞大失配體系分子束外延技術(shù)解決上述問題?何力團(tuán)隊(duì)大膽想象,并將目光瞄準(zhǔn)異質(zhì)襯底分子束外延技術(shù)。而這似乎是不可能完成的任務(wù),因?yàn)轫阪k汞材料缺陷能級很低,制備過程中極易產(chǎn)生各類缺陷,如果采用異質(zhì)襯底制備技術(shù),對缺陷抑制技術(shù)的要求極高。
于是,何力帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)白手起家,琢磨路線、采購設(shè)備,不斷改造、摸索,經(jīng)過多年實(shí)踐,終于創(chuàng)新性地實(shí)現(xiàn)了核心光電材料碲鎘汞的自主規(guī)?;兄疲⒘顺墒斓睦碚摵筒僮黧w系?;诖耍麄兘鉀Q了大面積碲鎘汞材料難題,在國際上率先實(shí)現(xiàn)了硅基襯底碲鎘汞的航天應(yīng)用。
他們研制的碲鎘汞材料已經(jīng)多次成功應(yīng)用于航天載荷,除了圍繞地球巡天望地外,還到達(dá)火星環(huán)繞軌道探索“星辰大?!?。
團(tuán)結(jié)奮斗譜寫紅外“芯”精神
紅外焦平面探測器研究涉及材料科學(xué)、半導(dǎo)體芯片、集成電路及機(jī)械等多門科學(xué),一枚優(yōu)質(zhì)紅外芯片的打造更要?dú)v經(jīng)材料生長和芯片加工等幾百道工序,因此,團(tuán)結(jié)協(xié)作尤其重要。而團(tuán)結(jié)、專注、務(wù)實(shí)、奮斗正是紅外焦平面團(tuán)隊(duì)的精神基因。
為了滿足航天任務(wù)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)要求,盡快解決技術(shù)問題,何力帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不懼困難,砥礪前行。
有段時(shí)間攻關(guān)十分艱難,何力為保證實(shí)驗(yàn)順利開展,有時(shí)甚至連飯都顧不上吃。團(tuán)隊(duì)年輕科研人員周易至今還記得何力坐在光電大樓實(shí)驗(yàn)室臺(tái)階上啃饅頭的樣子。
何力這種嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)和艱苦奮斗的精神感染了團(tuán)隊(duì)里的每一個(gè)人。團(tuán)隊(duì)成員陳路在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)期剛做了大手術(shù),病情稍微穩(wěn)定便穿上凈化服一頭扎進(jìn)實(shí)驗(yàn)室投入到數(shù)據(jù)分析中,找到了影響材料性能的主要因素,在材料技術(shù)突破中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
博士畢業(yè)后留所工作的陳星則擔(dān)起了紅外焦平面探測器可靠性技術(shù)組的重任,常常工作到半夜,雙眼熬得通紅。但他總笑著說:“苦點(diǎn)累點(diǎn)沒啥,只要任務(wù)能順利完成就值了!”