高玉竹：科学家的报国情怀

文|子　恒



高玉竹：科学家的报国情怀

文|子恒

高玉竹

1997年到2002年，高玉竹在日本国立静冈大学硕博连读五年，取得了博士学位。日本留学期间，高玉竹向导师山口教授提出，想试试生长这种新材料。

高玉竹，同济大学教授，博士生导师，中国宇航学会光电技术专业委员会委员，国家基金委项目评议人，长期从事新型红外材料的研究，为中国红外材料技术的研发、推广、应用作出了重要贡献。

据了解，由高玉竹教授探求创造的“熔体外延法”，为制造新式红外材料带来新思路、新成效。

铟砷锑（InAsSb）是一种新型的Ⅲ-Ⅴ族红外材料，截止波长能达到5-11微米（中长波红外波段）。但是，由于波长8微米以上的铟砷锑外延层与二元化合物衬底之间的晶格失配度较大，因此很难生长出高品质的长波铟砷锑单晶材料，是一个世界科技难题。

赢得了国际科学界的高度认可

1997年到2002年，高玉竹在日本国立静冈大学硕博连读五年，取得了博士学位。日本留学期间，高玉竹向导师山口教授提出，想试试生长这种新材料。山口教授是一位日本友人，他很支持高玉竹做这个题目，并且提供了设备、实验条件及经费。

“那时候，我除了吃饭和睡觉大部分时间都是呆在实验室里，不停地做实验。”高玉竹说，她做了大量实验，一次在衬底上残留的一层熔液结晶时，为了抑制熔液表面自由结晶，把衬底推到了液槽尾部的压块底下，从而改进了常规液相外延的生长工艺，最终发现了熔体外延法。

高玉竹利用熔体外延法，制备的长波铟砷锑厚膜单晶，外延层的厚度达到100微米，这个厚度有效地抑制了外延层与衬底之间晶格失配的影响，使外延层中的位错密度下降到104cm-2量级，提高了材料的晶体质量。国际著名科学家、晶体生长杂志编委、美国斯坦福大学Robert教授给高玉竹写信，把她发明的熔体外延法评价为“液相外延的一个重要的新发展”。

当时，高玉竹依靠这项研究成果，在国际科学期刊上面发表了一系列论文，并被世界著名的科学出版社——英国威利出版的教科书《电子学、光学及光电子材料的液相外延》收录。她还被美国电气与电子工程师学会吸收为职业会员，其研究成果赢得了国际科学界的高度认可。

日本的滨松光子公司了解到高玉竹在做长波铟砷锑厚膜材料，并且取得了突破性的研究成果后，对这种新型红外材料很感兴趣，开出了一系列极具诱惑性的条件，试图将这种开创性的技术留在日本，为其相关领域的研究服务。但是，高玉竹没有答应，在她的内心深处，有着强烈的爱国情结，虽然在新材料的研究阶段，日本师友给了她不少帮助，但是这只是私人友情，在国家和民族的利益面前，高玉竹义无反顾。

高玉竹认为，科学研究永无止境，需要科学家穷尽一生的心力去不断探索、实验和创新。在这个过程中，支撑科学家不断走下去最重要的条件不是优越的工作环境、丰厚的生活待遇，而是对于科研事业的崇高信念，和对国家民族的深厚感情。在这方面，中国的科研前辈已经给出了厚重的历史答案，并在不断激励着一代又一代的中国科研人员永葆本色、薪尽火传。

非制冷型铟砷锑光子探测器

研究项目再次取得突破

2002年高玉竹回到祖国，2009年在同济大学晋升为教授。高玉竹的研究项目得到了国家自然科学基金委员会的资助，和同济大学领导的支持，连续3次主持了国家自然科学基金面上项目，目前正在承担国家级国防科研项目。在不断的研究过程中，她再次取得突破，成功改变了铟砷锑厚膜材料的组份，使材料的截止波长延伸到了10微米，并在国内申请了新的专利，开拓了更为广阔的应用空间。目前，国内已经用她发明的熔体外延法生长出铟砷锑材料，在陕西某著名红外器件公司制作出了非制冷型中长波铟砷锑红外探测器。这是光导型单点探测器，器件上装有锗浸没透镜。经过测量，室温下，光谱响应的波长范围是2～10微米，在波长6.5微米处，峰值探测率Dλp*为1～5×109cm·Hz1/2·W—1，响应时间为10-1微秒量级，探测器的性能指标，处于国际先进水平。

对此，高玉竹教授表示，目前中国实际应用的光子型红外探测器，在3～5微米(中波红外)波段，在液氮制冷(77K)，锑化铟(InSb)面阵焦平面(FPA)，峰值探测率为1～3×1011cm·Hz1/2·W—1，性能优越，用于红外制导。在8～12微米(长波红外)波段，主要使用制冷型的碲镉汞(HgCdTe)探测器，在液氮制冷(77K)，碲镉汞面阵焦平面，峰值探测率为1×1010cm·Hz1/2·W—1，已经取得了很多重大成果。今后，高玉竹希望能进一步研制出制冷型中长波铟砷锑探测器，并希望非制冷型和制冷型铟砷锑探测器能在中国的军用和民用整机上得到应用。最终成立新的专业红外材料企业，用熔体外延技术为我国批量生产优质的长波铟砷锑厚膜材料，实现产业化、规模化。

提高科学界的研究热情和浓厚氛围

目前，除了继续开展新材料的研究工作，高玉竹教授同时担负起了同济大学的教育教学工作，带出了一批优秀的毕业生。她认为，在很多时候，教学和科研工作关系的协调与处理，对于大学老师来说是一个难题，其实两者之间应相互促进。教师要把在科学研究上取得的成果及国际科技文献中报道的科研进展，放进所教授课程的课件里，在上课时介绍给学生，这样会使教学内容更加丰富。高校则要全方位鼓励师生积极开展科学研究，进一步推进教育教学的现代化进程。

回顾自己多年来的科研教学经历，高玉竹教授对于国内科技成果转化工作的感触很深，她认为相关部门可以定期向大学及科研院所征集能转化的科研成果，帮助联系合适的对接企业，或帮助在开发区创办新企业，从政策上让科研人员通过成果转化获得技术股份、转让费等。对成果转化成功、企业见到经济效益的，除国家级科技奖励之外，部门还可以给科研人员发放奖状和奖金。这样能够不断提高科学界的研究热情和浓厚氛围，为中国科技发展、民生幸福奠定更为坚实的科学基础。