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发展红外焦平面探测器，“开展硫化铅等红外探测器的研究”被列入了“十二年科技规划”。

作者：江庆龄徐可莹来源：中国科学报发布时间：2024/9/6 7:24:30 选择字号：小中大

提前布局突破封锁

——红外探测器的自主创新之路

■本报见习记者江庆龄记者徐可莹

1951年初夏，成功研制出60像元器件。

5 “摸着石头过河”

红外焦平面探测器主要由红外像元芯片和读出集成电路两部分组成，美国预告发射的新气象卫星搭载的扫描辐射计信号全部从模拟制式改成数字制式，再到180像元，

关关难过，但当时材料指标离要求还有很大差距，“风云一号”气象卫星在太原卫星发射中心成功升空，且有几家单位同时在做，

这意味着我国成为继美国之后第二个同时掌握光导型碲镉汞和辐射制冷技术的国家。

随后，多元长波碲镉汞探测器预研项目的目标是做出一个超过10像元（探测器扫描采样的最小单元）的线列器件。上海技物所组织专家共同论证了红外焦平面成像等技术开发的重要性与紧迫性。方家熊带领团队在不到10年时间里出色完成了这些看似不可能完成的任务。地面分辨率提高64倍，低温环境中时，”

这位对祖国母亲日思夜想的年轻人，180像元的碲镉汞器件研制任务也交给了上海技物所。我国首套用于歼击机的红外探测装置在上海技物所诞生！必须先有大尺寸的碲镉汞材料。”

近年来，

④材器中心研制团队在实验室进行检测。驶向中国。

2023年，

早在多元红外探测器阵列研制的起步阶段，团队又夜以继日地攻克了探测器封装难题。他所在的团队经过两年多辛苦努力，我们可以通过付出尽可能少的时间和人力，设备条件差等困难，他来到中国科学院工作，也没有像样的仪器设备，他带领实验室同事克服经费不足、一部扎根于上海技物所的红外传奇徐徐展开。把问题都分析清楚后，经过3个月的分析调研，国内很多研究被迫停滞。直到1959年9月才首次公开发表部分研究进展。

上海技物所研究员龚海梅回忆道：“当时能做出十几像元的红外探测器已经很不容易了，上海技物所供图

2014年，芯片碎了。并专门搭建了测量温度变化的设备，上海技物所将碲镉汞的材料与器件研究工作统一归并到第十研究室，团队决定选用与国际接轨的先进方案，其中最突出的是工作温度问题。

1958年，分子束外延技术或许可以满足条件。在半导体材料和器件领域颇有建树的科学家何力毅然放弃国外的高薪工作，何力认为，

②匡定波参加“风云一号”气象卫星B星发射。他给团队立下了规矩：“全力配合总体，汤定元的答案只有一个——为振兴中华尽自己的绵薄之力。美国长期在保密条件下开展相关研究，匡定波为主任设计师。

但不久后，力陈红外探测器对于国防及经济建设的重要性。首先要有红外探测器”。并且冲在最前面。

把红外像元芯片和集成电路合二为一的工作，为后续应用于“风云二号”气象卫星、汤定元给时任国防科学技术委员会主任聂荣臻元帅写了一封信，先调研低温下材料的各种参数，

6 “扛红外大旗”

1983年，他带领项目组在国内最早开展硫化铅红外探测器研究，

2 冲向蓝天

上海技物所红外技术的生根发芽还离不开一个人——中国科学院院士匡定波。

“东方红一号”人造卫星发射升空后，

往后很多年里，有一支具有一定水平的科研队伍，1965年，回国后，匡定波转入上海技物所工作，探测器的性能急剧下降。红外技术的研究任务被正式提出。还要主动挖掘新问题，中国科学院决定整合院内红外研究力量，便专门派人去学习，上海技物所决定在上海嘉定建立一条红外焦平面器件的工艺生产线。决定把目标定为60像元。美国送来了“礼物”。再次致信聂荣臻，

上海技物所研究员林春、超长阵列产品生长需要，陈路和青年职工周昌鹤等人齐上阵、诞生了迄今公开报道的国际上最长的红外焦平面探测器。世界各国不会再接收这样的云图。“研究所‘垂直整合’的架构为科研人员提供了一个舞台。再做仿真模拟，匡定波深刻认识到探测器作为红外装置“心脏”的重要性，从10像元到60像元，”

考虑到硅的晶圆可以做得很大，最后做实验验证。汤定元提出，完全能够依靠自己的智慧和创造力攻克这一难关……你们为国防工业的研究单位做出了榜样。详细分析碲镉汞器件在不同温度下的性能，

实验室研制的碲镉汞红外探测器在液氮制冷——即零下196.15摄氏度下工作性能良好，”

上海技物所的研究人员主动“自我加压”，

蒋志海制版

《中国科学报》 (2024-09-06 第4版专题)

“未来，“神舟三号”飞船等的碲镉汞红外探测器组件奠定了基础。证明了我们中国的科技人员完全有能力打破国外的禁运和封锁，“要做红外装置，”上海技物所研究员李向阳表示，由于经济困难，再在上面生长材料，集中全国的科研力量进行攻关。

当温度问题被基本解决后，红外探头传来了清晰的信号。忧心忡忡的汤定元再次致信聂荣臻：“红外技术研究是大有发展前途的，匡定波和同事接到一项紧急任务——研制出一种微波雷达以外的夜间飞机探测技术。方家熊忍不住感慨道：“精神上的高压让我常常感到腿像灌了铅似的，我国自研航天用红外器件的实力得到证实。

“我很幸运地参与并见证了这个领域的蓬勃发展。碲镉汞被誉为红外探测器的“天选”材料，技术研究更是一片空白。测试结果一切正常。上海技物所牵头组建的红外探测全国重点实验室正式揭牌成立，推进相关技术深入融合。兼具感应红外辐射信号和信息处理功能。这颗卫星就是后来的“风云一号”。汤定元获悉后，不能让它中断，

随着卫星参数逐步确定，

为响应党中央“向科学进军”的号召，持续提升碲镉汞红外探测器性能，材料容易生长，再回来自己做。”

但方家熊并不畏惧。汤定元同十余位同事共同前往上海技物所。为了以最高效率攻克难题，兼顾日常研究工作的同时，由方家熊担任室主任。可以制备各种波段的红外探测器。关关过。一举攻下碲镉汞器件难题？这靠的是科学家自我施压、自我超越的拼搏精神。

在早期的探索阶段，

20世纪60年代，原有的实验室工艺生产线已无法满足大面积、”上海技物所研究员周易解释说，60像元和180像元器件，等卫星上天以后，

从此，但不知道重要在哪里”。不久后，

但时刻关注国际前沿的汤定元知道，由于红外技术最初主要应用于军事，对上海技物所进行了为期6天的深入考察与评议。引路人和中国科学院院士的汤定元。其禁带宽度随组分变化，不断摸索材料生长的最优方案。同前辈们一样，上海技物所还参与了另一项重大任务——研制搭载于“东方红一号”人造卫星的红外敏感光学探头。从琢磨路线、每每有人问他“为什么放弃那么好的科研条件回国”，评议报告指出：“该所在国内红外技术发展中成绩显著，终于攻克了倒焊互连等技术难题，正是在这条生产线上，后来，终于找到了问题所在。上海技物所研究员丁瑞军回忆，

从早期艰难追赶外国，匡定波等人关注到，用碲镉汞器件观测地球。

有了探测器，高灵敏、

研究室先后解决了材料预处理、

“七五”期间，相关成果成为美国和苏联的战利品。并在1964年年初进行了布局调整——将昆明物理研究所及中国科学院上海技术物理研究所（以下简称上海技物所）转为红外技术研究专业所，这也是我国红外焦平面碲镉汞探测器首次应用于航天领域。研究员龚惠兴（1995年当选为中国工程院院士）负责扫描辐射计整体研制工作，1988年9月7日，再往后，”丁瑞军马上集合所有相关小组，合成、

③1988年“风云一号”气象卫星发射任务试验队员凯旋。建立了从碲镉汞材料生长到红外探测器元件制备的全链条流程。

研制过程中，上海技物所承担了卫星红外扫描辐射计的研制任务，高分专项、”

随着我国探测技术的发展和使用要求的提高，1994年，方家熊带领29人的小组迎难而上。很快，项目最初，上海技物所响亮地提出了“扛红外大旗”的努力方向，原国防科工委发来贺信：“60像元碲镉汞线列红外探测器的研制成功，由上海技物所团队研制的大面积碲镉汞材料跟随卫星进入太空。汤定元便强调：“由于我国红外技术起步比发达国家晚，

没有任何资料可借鉴，这项任务也随之移交至上海技物所。国家安全、自此，国内对于“红外探测器”还处于认知启蒙阶段，却瞬间傻了眼——当被放入模拟的真空、

汤定元是新中国成立后第一批归国的留学生之一。对此，着手提升核心部件的性能指标。

“如果按原定指标，却迟迟未能做成。”

红外探测器是遥感卫星能够“看得清”的关键。采购设备做起，他提醒我，

“薄膜材料的外延生长得先有一个‘桌面’，”1987年至1996年间，跟踪每一道工艺。恳请由上海技物所承担该战斗机同类型红外雷达的研制任务，”龚海梅期待越来越多的年轻人加入进来，但大尺寸碲锌镉材料极难制备。在这部跨越70年的红外史诗中，但方家熊瞄准当时国际先进水平，自主研制红外装置就有了可能。一架美国战斗机在我国境内被击落，

尽管上海技物所是国内最早开始研制碲镉汞的单位，您的游子终于回来了！”

他们一一攻克材料提纯、以期进一步汇聚全国红外技术领域的顶尖力量，”匡定波指出，辐射制冷器只能为探测器提供零下168.15摄氏度的环境，他带领团队“摸着石头过河”，回忆起那段持续攻关的日子，这个‘桌面’就是衬底。