文|子　恒

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高玉竹：科學(xué)家的報(bào)國(guó)情懷

文|子恒

高玉竹

1997年到2002年，高玉竹在日本國(guó)立靜岡大學(xué)碩博連讀五年，取得了博士學(xué)位。日本留學(xué)期間，高玉竹向?qū)熒娇诮淌谔岢?，想試試生長(zhǎng)這種新材料。

高玉竹，同濟(jì)大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，中國(guó)宇航學(xué)會(huì)光電技術(shù)專業(yè)委員會(huì)委員，國(guó)家基金委項(xiàng)目評(píng)議人，長(zhǎng)期從事新型紅外材料的研究，為中國(guó)紅外材料技術(shù)的研發(fā)、推廣、應(yīng)用作出了重要貢獻(xiàn)。

據(jù)了解，由高玉竹教授探求創(chuàng)造的“熔體外延法”，為制造新式紅外材料帶來(lái)新思路、新成效。

銦砷銻（InAsSb）是一種新型的Ⅲ-Ⅴ族紅外材料，截止波長(zhǎng)能達(dá)到5-11微米（中長(zhǎng)波紅外波段）。但是，由于波長(zhǎng)8微米以上的銦砷銻外延層與二元化合物襯底之間的晶格失配度較大，因此很難生長(zhǎng)出高品質(zhì)的長(zhǎng)波銦砷銻單晶材料，是一個(gè)世界科技難題。

贏得了國(guó)際科學(xué)界的高度認(rèn)可

1997年到2002年，高玉竹在日本國(guó)立靜岡大學(xué)碩博連讀五年，取得了博士學(xué)位。日本留學(xué)期間，高玉竹向?qū)熒娇诮淌谔岢?，想試試生長(zhǎng)這種新材料。山口教授是一位日本友人，他很支持高玉竹做這個(gè)題目，并且提供了設(shè)備、實(shí)驗(yàn)條件及經(jīng)費(fèi)。

“那時(shí)候，我除了吃飯和睡覺(jué)大部分時(shí)間都是呆在實(shí)驗(yàn)室里，不停地做實(shí)驗(yàn)?！备哂裰裾f(shuō)，她做了大量實(shí)驗(yàn)，一次在襯底上殘留的一層熔液結(jié)晶時(shí)，為了抑制熔液表面自由結(jié)晶，把襯底推到了液槽尾部的壓塊底下，從而改進(jìn)了常規(guī)液相外延的生長(zhǎng)工藝，最終發(fā)現(xiàn)了熔體外延法。

高玉竹利用熔體外延法，制備的長(zhǎng)波銦砷銻厚膜單晶，外延層的厚度達(dá)到100微米，這個(gè)厚度有效地抑制了外延層與襯底之間晶格失配的影響，使外延層中的位錯(cuò)密度下降到104cm-2量級(jí)，提高了材料的晶體質(zhì)量。國(guó)際著名科學(xué)家、晶體生長(zhǎng)雜志編委、美國(guó)斯坦福大學(xué)Robert教授給高玉竹寫(xiě)信，把她發(fā)明的熔體外延法評(píng)價(jià)為“液相外延的一個(gè)重要的新發(fā)展”。

當(dāng)時(shí)，高玉竹依靠這項(xiàng)研究成果，在國(guó)際科學(xué)期刊上面發(fā)表了一系列論文，并被世界著名的科學(xué)出版社——英國(guó)威利出版的教科書(shū)《電子學(xué)、光學(xué)及光電子材料的液相外延》收錄。她還被美國(guó)電氣與電子工程師學(xué)會(huì)吸收為職業(yè)會(huì)員，其研究成果贏得了國(guó)際科學(xué)界的高度認(rèn)可。

日本的濱松光子公司了解到高玉竹在做長(zhǎng)波銦砷銻厚膜材料，并且取得了突破性的研究成果后，對(duì)這種新型紅外材料很感興趣，開(kāi)出了一系列極具誘惑性的條件，試圖將這種開(kāi)創(chuàng)性的技術(shù)留在日本，為其相關(guān)領(lǐng)域的研究服務(wù)。但是，高玉竹沒(méi)有答應(yīng)，在她的內(nèi)心深處，有著強(qiáng)烈的愛(ài)國(guó)情結(jié)，雖然在新材料的研究階段，日本師友給了她不少幫助，但是這只是私人友情，在國(guó)家和民族的利益面前，高玉竹義無(wú)反顧。

高玉竹認(rèn)為，科學(xué)研究永無(wú)止境，需要科學(xué)家窮盡一生的心力去不斷探索、實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新。在這個(gè)過(guò)程中，支撐科學(xué)家不斷走下去最重要的條件不是優(yōu)越的工作環(huán)境、豐厚的生活待遇，而是對(duì)于科研事業(yè)的崇高信念，和對(duì)國(guó)家民族的深厚感情。在這方面，中國(guó)的科研前輩已經(jīng)給出了厚重的歷史答案，并在不斷激勵(lì)著一代又一代的中國(guó)科研人員永葆本色、薪盡火傳。

非制冷型銦砷銻光子探測(cè)器

研究項(xiàng)目再次取得突破

2002年高玉竹回到祖國(guó)，2009年在同濟(jì)大學(xué)晉升為教授。高玉竹的研究項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的資助，和同濟(jì)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的支持，連續(xù)3次主持了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，目前正在承擔(dān)國(guó)家級(jí)國(guó)防科研項(xiàng)目。在不斷的研究過(guò)程中，她再次取得突破，成功改變了銦砷銻厚膜材料的組份，使材料的截止波長(zhǎng)延伸到了10微米，并在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)了新的專利，開(kāi)拓了更為廣闊的應(yīng)用空間。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)用她發(fā)明的熔體外延法生長(zhǎng)出銦砷銻材料，在陜西某著名紅外器件公司制作出了非制冷型中長(zhǎng)波銦砷銻紅外探測(cè)器。這是光導(dǎo)型單點(diǎn)探測(cè)器，器件上裝有鍺浸沒(méi)透鏡。經(jīng)過(guò)測(cè)量，室溫下，光譜響應(yīng)的波長(zhǎng)范圍是2～10微米，在波長(zhǎng)6.5微米處，峰值探測(cè)率Dλp*為1～5×109cm·Hz1/2·W—1，響應(yīng)時(shí)間為10-1微秒量級(jí)，探測(cè)器的性能指標(biāo)，處于國(guó)際先進(jìn)水平。

對(duì)此，高玉竹教授表示，目前中國(guó)實(shí)際應(yīng)用的光子型紅外探測(cè)器，在3～5微米(中波紅外)波段，在液氮制冷(77K)，銻化銦(InSb)面陣焦平面(FPA)，峰值探測(cè)率為1～3×1011cm·Hz1/2·W—1，性能優(yōu)越，用于紅外制導(dǎo)。在8～12微米(長(zhǎng)波紅外)波段，主要使用制冷型的碲鎘汞(HgCdTe)探測(cè)器，在液氮制冷(77K)，碲鎘汞面陣焦平面，峰值探測(cè)率為1×1010cm·Hz1/2·W—1，已經(jīng)取得了很多重大成果。今后，高玉竹希望能進(jìn)一步研制出制冷型中長(zhǎng)波銦砷銻探測(cè)器，并希望非制冷型和制冷型銦砷銻探測(cè)器能在中國(guó)的軍用和民用整機(jī)上得到應(yīng)用。最終成立新的專業(yè)紅外材料企業(yè)，用熔體外延技術(shù)為我國(guó)批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的長(zhǎng)波銦砷銻厚膜材料，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；?/p>

提高科學(xué)界的研究熱情和濃厚氛圍

目前，除了繼續(xù)開(kāi)展新材料的研究工作，高玉竹教授同時(shí)擔(dān)負(fù)起了同濟(jì)大學(xué)的教育教學(xué)工作，帶出了一批優(yōu)秀的畢業(yè)生。她認(rèn)為，在很多時(shí)候，教學(xué)和科研工作關(guān)系的協(xié)調(diào)與處理，對(duì)于大學(xué)老師來(lái)說(shuō)是一個(gè)難題，其實(shí)兩者之間應(yīng)相互促進(jìn)。教師要把在科學(xué)研究上取得的成果及國(guó)際科技文獻(xiàn)中報(bào)道的科研進(jìn)展，放進(jìn)所教授課程的課件里，在上課時(shí)介紹給學(xué)生，這樣會(huì)使教學(xué)內(nèi)容更加豐富。高校則要全方位鼓勵(lì)師生積極開(kāi)展科學(xué)研究，進(jìn)一步推進(jìn)教育教學(xué)的現(xiàn)代化進(jìn)程。

回顧自己多年來(lái)的科研教學(xué)經(jīng)歷，高玉竹教授對(duì)于國(guó)內(nèi)科技成果轉(zhuǎn)化工作的感觸很深，她認(rèn)為相關(guān)部門可以定期向大學(xué)及科研院所征集能轉(zhuǎn)化的科研成果，幫助聯(lián)系合適的對(duì)接企業(yè)，或幫助在開(kāi)發(fā)區(qū)創(chuàng)辦新企業(yè)，從政策上讓科研人員通過(guò)成果轉(zhuǎn)化獲得技術(shù)股份、轉(zhuǎn)讓費(fèi)等。對(duì)成果轉(zhuǎn)化成功、企業(yè)見(jiàn)到經(jīng)濟(jì)效益的，除國(guó)家級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)之外，部門還可以給科研人員發(fā)放獎(jiǎng)狀和獎(jiǎng)金。這樣能夠不斷提高科學(xué)界的研究熱情和濃厚氛圍，為中國(guó)科技發(fā)展、民生幸福奠定更為堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。