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红外领域深耕四十载:陆卫团队突破技术壁垒,让空间探测更精准更高效

时间:2025-09-15 07:18:09来源:文汇报编辑:快讯

今年5月29日,搭载远距离测距敏感器的“天问二号”探测器从西昌卫星发射中心启程,开启为期十年的小行星探测任务。这一关键设备的核心组件——铟镓砷雪崩单光子探测器,正是由中科院上海技术物理研究所陆卫研究员团队自主研发的成果。作为我国空间红外探测领域的重要突破,该技术标志着我国在深空探测制导系统上实现了关键器件的自主可控。

自1983年师从中国科学院院士沈学础进入红外探测领域以来,陆卫已在该领域深耕四十载。从基础理论研究到关键技术突破,他带领团队走出了一条具有中国特色的自主创新之路。面对国外长期的技术封锁,陆卫团队通过持续探索底层物理机制,成功解决了制约红外探测器性能的核心难题。

在空间红外探测中,探测器芯片的灵敏度直接决定了卫星的观测能力。然而,芯片材料内部的电子热运动会产生“暗电流”噪声,严重干扰对微弱天体信号的捕捉。为攻克这一技术瓶颈,陆卫团队在1991年德国深造归国后,即投身于相关研究。通过长期实验,团队意外发现电子强场传输中的反常现象,并由此提出“电子局域化操控”理论。基于这一创新,团队研发的量子阱长波红外焦平面器件将国际同类产品灵敏度提升了数倍。2020年,该成果随新技术试验卫星G星成功升空,实现了我国高性能量子结构红外探测器的首次航天应用。

针对长波红外探测中强背景辐射导致的“过曝”问题,陆卫团队提出了光子与电子联合操控的新思路。通过引入“临界耦合模式”,团队成功研制出单片集成56个光谱通道的新型红外焦平面器件,其灵敏度较国际同类产品提高了一个数量级。这一突破使探测器在复杂背景下仍能精准识别目标光谱特征,为空间遥感提供了更强大的物质成分分析能力。

作为科研导师,陆卫始终秉持“压力我来扛”的理念,为学生创造宽松的探索环境。他培养的56名博士生中,许多人已成为领域内的中坚力量。在陆卫看来,科研创新需要充分的自由空间,因此他从不以短期目标束缚学生,而是鼓励他们大胆尝试。办公室的门永远敞开,随时欢迎学生讨论问题,这种开放态度不仅促进了学术交流,也让他从年轻人的思维中汲取灵感。

陆卫特别注重跨学科思维的培养。他常鼓励学生跳出专业舒适区,借鉴其他领域的技术方法。例如,“临界耦合理论”的提出正是源于团队对微波、电子学领域研究成果的创造性应用。这种开放包容的学术氛围,使得上海技物所红外物理实验室成为青年科研人员挑战技术极限的理想平台。

在人才培养方面,陆卫始终尊重学生的学术选择。上海技物所研究员翁钱春回忆,大学期间他希望从红外光谱转向半导体量子结构单光子探测器研究时,曾担心导师反对。但陆卫不仅全力支持,还积极协调资源帮助他实现研究转型。如今已成为博导的翁钱春,正将这种育人理念传递给新一代科研工作者。

面向未来,陆卫将工作重心转向红外芯片制造工艺的革新。在上海技物所新建的智能化研发平台中,团队正在构建数据驱动的芯片制造体系。通过引入机器人传输系统和惰性气体保护环境,平台确保芯片在全流程中处于“无菌产房”般的洁净条件。地面平整度控制在1毫米以内,有效避免了机械臂操作时的微小震动。

针对传统工艺中“靠经验、靠试错”的弊端,陆卫团队开发了AI驱动的工艺优化系统。该系统可全程记录界面加工等关键参数,通过数据分析实现工艺的精准迭代。这一变革不仅能提升芯片成品率和性能,还将大幅降低制造成本。据陆卫介绍,该平台计划于2027年底投入使用,其终极目标是让高性能红外设备走进千家万户,为民生领域提供更多创新应用。

陆卫是我国红外物理与半导体光电子学领域的领军专家,现任国家重大科研仪器研制项目负责人。其科研成果曾获国家自然科学二等奖(2014年)和国家技术发明二等奖(2011年)。截至目前,他已发表SCI论文361篇,被引超过1.5万次,拥有发明专利158项,并著有《半导体量子器件物理》等学术专著。

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