關(guān)關(guān)難過，關(guān)關(guān)過。從10像元到60像元，再到180像元，方家熊帶領(lǐng)團(tuán)隊在不到10年時間里出色完成了這些看似不可能完成的任務(wù)?；貞浧鹉嵌纬掷m(xù)攻關(guān)的日子，方家熊忍不住感慨道：“精神上的高壓讓我常常感到腿像灌了鉛似的，拖也拖不動?！?
紅外探測器是遙感衛(wèi)星能夠“看得清”的關(guān)鍵。60像元和180像元器件，為后續(xù)應(yīng)用于“風(fēng)云二號”氣象衛(wèi)星、“神舟三號”飛船等的碲鎘汞紅外探測器組件奠定了基礎(chǔ)。
180像元長波紅外探測器。
“我們有一批愿意為國家服務(wù)的工程師和科學(xué)家?！鄙虾＜嘉锼芯繂T李向陽表示，“研究所‘垂直整合’的架構(gòu)為科研人員提供了一個舞臺。同等條件下，我們可以通過付出盡可能少的時間和人力，做出滿足不同應(yīng)用需求的紅外探測器?！?
隨著我國探測技術(shù)的發(fā)展和使用要求的提高，上海技物所“以任務(wù)帶學(xué)科”，持續(xù)提升碲鎘汞紅外探測器性能，同時拓展銦鎵砷、氮化鎵等探測器的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用。
“摸著石頭過河”
紅外焦平面探測器主要由紅外像元芯片和讀出集成電路兩部分組成，兼具感應(yīng)紅外輻射信號和信息處理功能。
早在多元紅外探測器陣列研制的起步階段，湯定元便強(qiáng)調(diào)：“由于我國紅外技術(shù)起步比發(fā)達(dá)國家晚，應(yīng)先增加這方面的投入，加快‘紅外焦平面陣列’的研制速度?！?987年至1996年間，上海技物所組織專家共同論證了紅外焦平面成像等技術(shù)開發(fā)的重要性與緊迫性。
歷史在此刻重演。1994年，在半導(dǎo)體材料和器件領(lǐng)域頗有建樹的科學(xué)家何力毅然放棄國外的高薪工作，加入上海技物所，并在4年后成為新成立的材器中心的首任主任。
發(fā)展紅外焦平面探測器，必須先有大尺寸的碲鎘汞材料。何力認(rèn)為，分子束外延技術(shù)或許可以滿足條件。
“薄膜材料的外延生長得先有一個‘桌面’，再在上面生長材料，這個‘桌面’就是襯底?！鄙虾＜嘉锼芯繂T周易解釋說，“以往都用碲鋅鎘，因為它和碲鎘汞的性質(zhì)比較接近，材料容易生長，但大尺寸碲鋅鎘材料極難制備。”
考慮到硅的晶圓可以做得很大，除了發(fā)展大尺寸碲鋅鎘襯底材料外，何力創(chuàng)新性地提出采用砷化鎵和硅基晶圓作為襯底的碲鎘汞材料制備技術(shù)。同前輩們一樣，他帶領(lǐng)團(tuán)隊“摸著石頭過河”，從琢磨路線、采購設(shè)備做起，不斷摸索材料生長的最優(yōu)方案。
把紅外像元芯片和集成電路合二為一的工作，也在有條不紊地并行。上海技物所研究員丁瑞軍回憶，項目最初，他所在的團(tuán)隊經(jīng)過兩年多辛苦努力，終于攻克了倒焊互連等技術(shù)難題，測試結(jié)果一切正常。當(dāng)他興致勃勃地將一塊芯片送去封裝，卻瞬間傻了眼——當(dāng)被放入模擬的真空、低溫環(huán)境中時，芯片碎了。
“我向龔惠興院士匯報了這件事。他提醒我，先調(diào)研低溫下材料的各種參數(shù)，再做仿真模擬，把問題都分析清楚后，最后做實驗驗證?！倍∪疖婑R上集合所有相關(guān)小組，經(jīng)過3個月的分析調(diào)研，終于找到了問題所在。
在各個攻關(guān)小組的共同努力下，2005年，由上海技物所團(tuán)隊研制的大面積碲鎘汞材料跟隨衛(wèi)星進(jìn)入太空。這也是我國紅外焦平面碲鎘汞探測器首次應(yīng)用于航天領(lǐng)域。
材器中心研制團(tuán)隊在實驗室進(jìn)行檢測。上海技物所供圖
2014年，伴隨著航天用紅外探測器需求井噴式爆發(fā)，原有的實驗室工藝生產(chǎn)線已無法滿足大面積、超長陣列產(chǎn)品生長需要，上海技物所決定在上海嘉定建立一條紅外焦平面器件的工藝生產(chǎn)線。
上海技物所研究員林春、陳路和青年職工周昌鶴等人齊上陣、兩頭跑，兼顧日常研究工作的同時，集中搭建、調(diào)試生產(chǎn)線上的上百臺設(shè)備，跟蹤每一道工藝。正是在這條生產(chǎn)線上，誕生了迄今公開報道的國際上最長的紅外焦平面探測器。
“我很幸運(yùn)地參與并見證了這個領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展?！绷执焊袊@道。
“扛紅外大旗”
1983年，以7位中國科學(xué)院院士為首的專家團(tuán)隊，對上海技物所進(jìn)行了為期6天的深入考察與評議。評議報告指出：“該所在國內(nèi)紅外技術(shù)發(fā)展中成績顯著，有一支具有一定水平的科研隊伍，能承擔(dān)國家有關(guān)的重大科研任務(wù)?！?
