高玉竹：科學(xué)家的報國情懷

文|子　恒

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高玉竹：科學(xué)家的報國情懷

文|子恒

高玉竹

1997年到2002年，高玉竹在日本國立靜岡大學(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?，想試試生長這種新材料。

高玉竹，同濟大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，中國宇航學(xué)會光電技術(shù)專業(yè)委員會委員，國家基金委項目評議人，長期從事新型紅外材料的研究，為中國紅外材料技術(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，截止波長能達(dá)到5-11微米（中長波紅外波段）。但是，由于波長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，因此很難生長出高品質(zhì)的長波銦砷銻單晶材料，是一個世界科技難題。

贏得了國際科學(xué)界的高度認(rèn)可

1997年到2002年，高玉竹在日本國立靜岡大學(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題目，并且提供了設(shè)備、實驗條件及經(jīng)費。

“那時候，我除了吃飯和睡覺大部分時間都是呆在實驗室里，不停地做實驗?！备哂裰裾f，她做了大量實驗，一次在襯底上殘留的一層熔液結(jié)晶時，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，制備的長波銦砷銻厚膜單晶，外延層的厚度達(dá)到100微米，這個厚度有效地抑制了外延層與襯底之間晶格失配的影響，使外延層中的位錯密度下降到104cm-2量級，提高了材料的晶體質(zhì)量。國際著名科學(xué)家、晶體生長雜志編委、美國斯坦福大學(xué)Robert教授給高玉竹寫信，把她發(fā)明的熔體外延法評價為“液相外延的一個重要的新發(fā)展”。

當(dāng)時，高玉竹依靠這項研究成果，在國際科學(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——英國威利出版的教科書《電子學(xué)、光學(xué)及光電子材料的液相外延》收錄。她還被美國電氣與電子工程師學(xué)會吸收為職業(yè)會員，其研究成果贏得了國際科學(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波銦砷銻厚膜材料，并且取得了突破性的研究成果后，對這種新型紅外材料很感興趣，開出了一系列極具誘惑性的條件，試圖將這種開創(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，高玉竹沒有答應(yīng)，在她的內(nèi)心深處，有著強烈的愛國情結(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，在國家和民族的利益面前，高玉竹義無反顧。

高玉竹認(rèn)為，科學(xué)研究永無止境，需要科學(xué)家窮盡一生的心力去不斷探索、實驗和創(chuàng)新。在這個過程中，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，而是對于科研事業(yè)的崇高信念，和對國家民族的深厚感情。在這方面，中國的科研前輩已經(jīng)給出了厚重的歷史答案，并在不斷激勵著一代又一代的中國科研人員永葆本色、薪盡火傳。

非制冷型銦砷銻光子探測器

研究項目再次取得突破

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

對此，高玉竹教授表示，目前中國實際應(yīng)用的光子型紅外探測器，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(長波紅外)波段，主要使用制冷型的碲鎘汞(HgCdTe)探測器，在液氮制冷(77K)，碲鎘汞面陣焦平面，峰值探測率為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波銦砷銻探測器，并希望非制冷型和制冷型銦砷銻探測器能在中國的軍用和民用整機上得到應(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)為我國批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的長波銦砷銻厚膜材料，實現(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)開展新材料的研究工作，高玉竹教授同時擔(dān)負(fù)起了同濟大學(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，在很多時候，教學(xué)和科研工作關(guān)系的協(xié)調(diào)與處理，對于大學(xué)老師來說是一個難題，其實兩者之間應(yīng)相互促進(jìn)。教師要把在科學(xué)研究上取得的成果及國際科技文獻(xiàn)中報道的科研進(jìn)展，放進(jìn)所教授課程的課件里，在上課時介紹給學(xué)生，這樣會使教學(xué)內(nèi)容更加豐富。高校則要全方位鼓勵師生積極開展科學(xué)研究，進(jìn)一步推進(jìn)教育教學(xué)的現(xiàn)代化進(jìn)程。

回顧自己多年來的科研教學(xué)經(jīng)歷，高玉竹教授對于國內(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)系合適的對接企業(yè)，或幫助在開發(fā)區(qū)創(chuàng)辦新企業(yè)，從政策上讓科研人員通過成果轉(zhuǎn)化獲得技術(shù)股份、轉(zhuǎn)讓費等。對成果轉(zhuǎn)化成功、企業(yè)見到經(jīng)濟效益的，除國家級科技獎勵之外，部門還可以給科研人員發(fā)放獎狀和獎金。這樣能夠不斷提高科學(xué)界的研究熱情和濃厚氛圍，為中國科技發(fā)展、民生幸福奠定更為堅實的科學(xué)基礎(chǔ)。