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褚君浩:破解世界級難題,推動(dòng)我國紅外傳感技術(shù)發(fā)展!


  來源: 新民晚報(bào) 時(shí)間:2023-09-23 編輯:儀器儀表WXF
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63年前,上海徐匯中學(xué)一名16歲高中生在筆記本上寫下感慨,為沒有一條以中國人命名的定律而遺憾,并決心奮發(fā)讀書、為國爭光。

 

若干年后,這個(gè)少年成了那個(gè)寫定律的人。

 

在紅外物理領(lǐng)域,他在上世紀(jì)80年代提出的CXT公式和吸收系數(shù)公式成為碲鎘汞材料器件設(shè)計(jì)的重要依據(jù),至今仍是國際上判斷紅外探測器新材料、新結(jié)構(gòu)的通用公式。

 

他就是紅外物理學(xué)家、半導(dǎo)體物理和器件專家、中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員褚君浩。CXT公式和吸收系數(shù)公式正是以褚君浩(C)、徐世秋(X)、湯定元(T)這三位中國科學(xué)家的名字命名的。

 

圖說:褚君浩始終保持著對學(xué)習(xí)和閱讀的熱愛 本報(bào)記者 陶磊 攝

 

科    研   路

 

1 成功挑戰(zhàn)“不可能的任務(wù)”

 

如今,只要沒有外出安排,每天9時(shí)左右,褚君浩總會(huì)出現(xiàn)在上海市技物所光電大樓4樓的辦公室里。

這是間再普通不過的辦公室——右側(cè)是會(huì)客用的沙發(fā),左側(cè)的一整排沿墻書架被塞得滿滿當(dāng)當(dāng),后來者就只能被堆放在地上。

 

屋子的“鎮(zhèn)宅之寶”,就和其他書籍、文件、紀(jì)念品一起,挨挨擠擠站在書架上?!斑?,就是這幾本書?!敝钢鴰妆旧钏{(lán)色的原版書,褚君浩笑道。

 

那是全球紅外物理領(lǐng)域科研人員的必讀書目——其中一本是褚君浩所著的《窄禁帶半導(dǎo)體物理學(xué)》,作為國際上全面綜述窄禁帶半導(dǎo)體有關(guān)研究成果的第一本專著,被幾十個(gè)國家的研究機(jī)構(gòu)作為開展相關(guān)材料和器件研究的理論依據(jù);另一本,則是國際權(quán)威的科學(xué)手冊《Landolt-Bornstein》,這本擁有120余年歷史的科學(xué)手冊,涵蓋了人類科學(xué)和技術(shù)各領(lǐng)域的基本數(shù)據(jù)和函數(shù)關(guān)系,每隔10—15年邀請各領(lǐng)域最有影響力的科學(xué)家集中修訂,手冊含汞化合物部分,就是由褚君浩來編寫的。

 

科學(xué)史上,紅外光的發(fā)現(xiàn)多少帶著偶然的成分——19世紀(jì)初,英國科學(xué)家赫胥爾設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置,將太陽光分解成彩色光帶,然后在不同顏色光帶中放置溫度計(jì),以測量光帶中不同色光所包含的能量,再和室內(nèi)其他位置的溫度計(jì)進(jìn)行比較。赫胥爾意外發(fā)現(xiàn),放在光帶紅光外的溫度計(jì),比室內(nèi)其他溫度計(jì)的指示值都要高。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn),他證實(shí)了太陽發(fā)出的光線中除了可見光外,還有一種看不見的“熱線”,由于位于紅色光外側(cè),因而被稱之為“紅外光”。

 

褚君浩和紅外光的相遇,也是偶然。由于高考語文作文偏題,他和第一志愿復(fù)旦大學(xué)失之交臂,被上海師范大學(xué)錄取。然而,這并未影響他從小對物理的喜愛。1978年,我國恢復(fù)研究生考試。中國科學(xué)院院士嚴(yán)東生很欣賞機(jī)敏好學(xué)的褚君浩,便推薦他參加中國科學(xué)院上海技術(shù)物理所的研究生錄取考試。當(dāng)時(shí),在上海技物所,中國半導(dǎo)體科學(xué)和紅外技術(shù)開拓者之一、著名紅外物理學(xué)家湯定元已經(jīng)敏銳地看到,碲鎘汞是制備第三代紅外光子探測器最重要的材料,也是開展太空探測的基礎(chǔ)。因此,他選擇以窄禁帶半導(dǎo)體碲鎘汞作為主攻方向,親自組建團(tuán)隊(duì)開展窄禁帶半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)研究。然而,從本科到畢業(yè)后在普陀區(qū)梅隴中學(xué)當(dāng)老師,褚君浩始終偏好的是理論物理,這一切,對于當(dāng)時(shí)還是紅外物理的“門外漢”褚君浩來說是全新的。求學(xué)心切的他想到復(fù)旦大學(xué)研究生錄取考試還要晚半年才舉行,便決定去試試。憑借本科學(xué)習(xí)打下的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),他自學(xué)了黃昆和謝希德的《半導(dǎo)體物理學(xué)》,以90分的高分通過了考試,師從湯定元先生,踏上了紅外物理科研之路。

 

湯定元給褚君浩布置的是一項(xiàng)“看似不可能”的任務(wù)——測量出碲鎘汞紅外本征光吸收光譜。這在當(dāng)時(shí)是一個(gè)世界級難題,尚無人攻克。要做出碲鎘汞紅外本征光吸收光譜,首先就需要制備出大量碲鎘汞薄樣品,來解決如何測量高吸收系數(shù)的問題。然而這種樣品價(jià)格昂貴,指甲蓋大小就需要上千美元。令褚君浩感動(dòng)的是,研究所其他小組在生長這種材料,他們毫無保留地貢獻(xiàn)出自己的資源出來,集合一切力量,幫助褚君浩開展從“0”到“1”的突破。

 

“當(dāng)時(shí)那些樣品袋我都保存著?!敝噶酥笗?,褚君浩說。雖然紙袋早已空空蕩蕩,但卻盛滿了科研人攜手合作的情誼。

 

圖說:褚君浩在技術(shù)創(chuàng)新論壇上作報(bào)告  采訪對象供圖

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