红橙黄绿青蓝紫,这是人眼所见的范围。红外探测器,则可以扩展人类的视野到新的天地:一切发热的物体,都会有红外光的发射,都将被红外探测器一览无余。在上海技物所,就有这么一群科学家,默默耕耘在红外探测新的天地中。他们使航天遥感卫星上装载红外焦平面探测器,可以让卫星在几百公里甚至几万公里的太空不分昼夜地俯瞰地球、仰望星空,看得更多更远更清晰。
红外“芯”精神,是爱国奉献的精神
红外焦平面探测器是国家的迫切需求,广泛应用于卫星遥感等领域。正因为其战略应用,导致相关的材料、设备和技术等被国外“卡脖子"。国家需要,又没有现成的可买,那就只能撸起袖子自己干。1994年10月,何力正式进人中科院上海技术物理研究所工作,从事碲镉汞红外探测器材料和器件的相关研究。他曾在德国、美国和日本等国的科研机构从事Ⅱ-Ⅵ族和Ⅲ-V族半导体材料和器件的研究工作。为了国家科研事业需要,何力毅然放弃了国外大学高薪聘请回到国内,将先进的研究成果积极引人国内研究项目,成为上海技物所半导体材料研究领域的学术带头人。作为海外归国人员,他选择在中国的大地上干事业,针对大面阵红外焦平面探测器发展,创新地研究和发展了硅基碲镉汞大失配体系分子束外延的理论和技术,一股爱国精神在鼓舞着支撑着何力及其团队,一干就是近 30 年。
红外“芯”精神,是开拓创新的精神
碲镉汞是最为理想的高性能红外探测材料,随着新一代面阵红外探测器的发展,对大面积高质量碲镉汞材料提出了十分急迫的需求。然而,碲镉汞大面积单品材料制备难度之高亦是国际公认的难题。传统的体材料生长以及在同质衬底液相外延/分子束外延生长工艺很难获取大面积、高均匀性的碲镉汞材料,想要突破,必须靠自己解决。是否可以发展硅基碲镉汞大失配体系分子束外延技术?何力及其团队大胆地提出想法,将目光瞄准在异质衬底分子束外延技术。这似乎是个不可能完成的任务,主要原因是,碲镉汞材料因缺陷能级很低,制备过程中极易产生各类缺陷,相比于半导体行业常用的单晶硅等材料,碲镉汞材料发生孪晶、多晶、高密度位错等缺陷聚集十分常见,如果采用异质衬底制备技术,对缺陷抑制技术的要求非常高。
为了满足我国航天空间应用载荷对核心红外探测器提出的高性能材料要求,何力带领大家白手起家,琢磨路线,采购设备,个性改造,不断摸索,终于创新地实现了核心光电材料碲镉汞的自主规模化研制,建立了成熟的理论和操作体系。他们解决了大面积碲镉汞材料难题,在国际上率先实现了硅基衬底碲镉汞的航天应用。他们研制的碲镉汞材料已经多次成功地应用于航天载荷,除了围绕地球巡天望地,还到达了火星环绕轨道,开始了"星辰大海”的旅程。该技术获得发明专利授权 10 项,发表科技论文 18 篇,具有核心技术的自主知识产权,对实现红外高分辨红外成像探测、降低碲镉汞焦平面的制造成本、推动航天红外高分辨装备跨越式发展有十分重大的意义,具备显著的技术引领作用。
红外焦平面探测器研究涉及材料科学、半导体芯片、集成电路及机械等多学科领域,一枚优质红外芯片的打造,历经材料生长和芯片加工等几百道工序,团结协作尤其重要。团结、专注、务实和奋斗是红外焦平面团队的精神基因,自团队成立以来代代相传,是成功的精神保证。
为了满足航天任务的时间节点要求,尽快解决技术问题,何力带领团队不惧困难,砥砺前行,这样的例子不胜枚举。有年轻科研人员回忆,有段时间攻关困难的时候,何力为保证实验顺利开展,很多时候顾不上吃饭。至今,他坐在光电大楼实验室台阶附近啃馒头的情形总是让自己记忆犹新。何力严谨治学和艰苦奋斗的精神潜移默化地感染了团队的每一位成员。团队成员陈路在关键技术攻关期间,刚刚做了一个大手术,她不顾家人和医生的嘱咐,待病情稍微稳定便穿上净化服一头扎进实验室,忍受着药物的反应和身体的病痛,投人到数据分析中,找到了影响材料性能的主要因素,为材料技术突破发挥关键作用。博士毕业后留所工作的陈星同志担起了红外焦平面探测器可靠性技术组的重任,在完成某航天型号任务的寿命试验和热真空试验期间,常常工作到半夜,熬得双眼通红。爱笑的他总是说:苦点累点没啥,只要任务能顺利完成就值了!"
何力带领的红外探测器研制团队,35 岁以下的职工约 70%,别看他们都是年轻的 80后、90后,在团队精神的熏陶下,继承和发扬了“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献”的航天精神,穿上白色的净化服,一个个都是能工巧匠,可以因为工作中取得的进步欢声雀跃,也能静下心来忍受科研工作中的寂寞和孤独。
整个团队在有组织的协调下和每个成员的积极努力下,达到了高效快速运行的状态。正是缘于团队中每一个人都愿意在航天任务研制最艰难的时候,团结一致,群策群力,才使红外焦平面团队圆满完成各项重大航天任务,产生了良好的航天应用效果,成绩斐然。
在红外“芯”精神的支撑下,红外焦平面团队的科技人员将个人的成长与价值体现融为一体,一心一意为了祖国的红外焦平面事业无私奉献为每一次进步贡献着自己的力量。他们在不同的工作岗位上亲身实践、谱写着新时代的创新文化。
往者不可谏,来者犹可追。在国家更加迫切的需求面前,未来的红外焦平面团队将会遇到更大的挑战,但是有理想和梦的每一个红外焦平面团队成员,将会继续发扬红外“芯”精神,迎难而上,张开双臂去迎接挑战,因为,我们的征途是星辰大海!