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光學名人
褚君浩

褚君浩1945.3——)半導體物理和器件專家。

2005年當選為中國科學院院士。

華東師范大學信息學院院長,教授、博士生導師。1984年獲中國科學院上海技術物理研究所博士學位。1986——1988年德國慕尼黑理工大學物理系洪堡研究員。1993——2003年擔任紅外物理國家重點實驗室主任。現任上海市科學技術協會副主席、中國科學院上海技術物理研究所研究員、華東師范大學信息學院院長、上海太陽能電池研發中心主任、《紅外與毫米波學報》主編。長期從事紅外光電子材料和器件、鐵電薄膜的材料物理和器件研究,在窄禁帶半導體物理和鐵電薄膜材料器件物理等方面做了系統的有國際影響的研究結果,三次獲國家自然科學獎。近年來主要從事計劃材料和器件以及太陽能光伏電池研究。其研究成果有:建立窄禁帶半導體表面二維電子氣子能帶結構理論等。出版《窄禁帶半導體物理學》專著一本并發表學報論文 316篇。曾獲中國科學院自然科學一等獎 項、二等獎 項、中國科學院科技進步一等獎 項、上海市科技進步一、二等獎各 項,國家重點實驗室計劃先進個人獎、國家 973計劃先進個人獎等。他是第十、第十一屆全國人大代表,上海市政府參事。

人物簡介

中國半導體物理和器件專家。備受社會關注的中國科學院2005年院士增選結果揭曉,宜興籍學者褚君浩成為51名新增中國科學院院士之一,也是宜興籍中國科學院(中國工程院)兩院院士的第21位。

褚君浩院士是我國半導體物理和器件專家,中國科學院上海技術物理研究所研究員。19453月生于江蘇宜興。1966年畢業于上海師范學院(現上海師范大學)物理系,1981年和1984年先后獲得中國科學院上海技術物理研究所碩士、博士學位。現任中國科學院上海技術物理研究所科技委副主任,華東師范大學信息科學技術學院院長,第十屆全國人大代表。

褚君浩院士長期從事紅外光電子材料和器件的研究,開展了用于紅探測器的窄禁半導體碲鎘汞(HgCdTe)和鐵電薄膜的材料物理和器件研究。提出了HgCdTe的禁帶寬等關系式;被國際上稱為CXT公式,廣泛引用并認為與實驗結果最符合;建立了研究窄禁帶半導體MIS器件結構二維電子氣子能帶結構的理論模型;發現了HgCdTe的基本光電躍遷特性,確定了材料器件的光電判別依據;開展了鐵電薄膜材料物理和非冷紅外探測器研究,研究成功PZTBST鐵電薄膜非制冷紅外探測器并實現了熱成像,為中國物理科學和研究作出了重大貢獻。

中科院上海技術物理研究所研究員,博士生導師,紅外物理國家重點實驗室主任。德國慕尼黑技術大學篁系洪堡研究成員。兼任紅外與毫米波學報主編,并兼任上海應用物理研究中心副主任、中國物理學會光物理專業委員會副主任、上海物理學會光物理專業委員會主任、上海激光學會副理事長。上海市第11屆人民代表。主要研究固體物理、窄禁帶半導體物理。系統研究了窄禁帶半導體的基礎物理,在光學性質、電學性質、能帶結構、晶格振動、雜質缺陷、二維電子氣研究方面取得系統的研究成果,HgCdTe基礎物理部分研究成果具有國際領先水平。提出的禁帶寬度公式被國際上稱為CXT公式(褚、徐、湯)。

研究生活

1986年,應洪堡基金會的邀請,褚君浩來到德國慕尼黑技術大學從事客座研究,在柯霍教授的實驗室研究半導體二維電子項目。初到實驗室,他就碰到一個問題,有一個遠紅外激光器非常不穩定——它在工作時,幾乎連5分鐘也穩定不了。德國的博士生伏爾拉勃先生和另外一位德國博士對此一籌莫展。柯霍教授關照褚君浩與伏爾拉勃等一起工作,先要想法子讓這臺紅外激光器穩定下來。接到這個任務,褚君浩既興奮又著急,興奮的是擺在自己面前的是一個難題,別人已費盡心思,卻束手無策,這對自己是一個挑戰;著急的是自己萬一也不能成功,豈不是要耽誤實驗了嗎?褚君浩靜下心來,一連幾天觀察,漸漸地熟悉了這臺儀器,在一周里他把儀器調節得相當好,竟然可以連續穩定工作68個小時。伏爾拉勃先生高興得不得了,他把儀器顯示的關于激光強度和時間關系曲線貼在墻上,不時地向來訪的教授和同事們介紹褚君浩的成功,而此時的褚君浩也感到十分自豪:一是作為中國的科學工作者,能夠在較短的時間里解決了外國科學工作者所未能解決的難題;二是及時調節好這臺儀器,保證了科學實驗的繼續進行,并獲得了許多令人滿意的實驗結果。

褚君浩做一個重要實驗:碲鎘汞二維電子與自旋共振實驗。已經連續做了好幾天的實驗,非常緊張,褚君浩也顧不上休息。室外正值寒冬,他在做實驗的時候衣服穿得比較單薄,只穿一件羊毛衫,照理應當把室溫調得高一點,可是由于神經高度緊張,竟忘記了調節實驗室的暖氣溫度。幾天下來他便凍著了,連續兩天,他的體溫為3839攝氏度,經醫生檢查,并作了肺部透視,診斷為肺炎,連續每天服用半片大大的青霉素口服片,才慢慢地控制了病情,他在家休息了一個月,而實驗的結果卻是異常地好,這使他十分興奮,忘卻了病痛的煩惱。

柯霍教授與中國學者相當友好,他曾于1984年、1993年兩次來中國訪問,并邀請不少中國科技工作者到他領導的實驗室工作。在慕尼黑工作的兩年多,柯霍教授常與褚君浩一起促膝交談。他經常邀請褚君浩夫婦到自己的家里作客,而褚君浩夫婦也經常邀請柯霍教授夫婦來自己家中,做中國菜招待他們。那時,柯霍教授就會樂呵呵地說:這是我品嘗到的最好的中國菜。

在德國工作期間,洪堡基金會還邀請褚君浩夫婦游歷全德國,借此機會,他們訪問了多個大大小小的城市。他們去過馬克思的故鄉特里爾城,在布呂肯大街10號,有一座免費供人參觀的馬克思故居紀念館,褚君浩在紀念館里看到了陳列著的馬克思的著作,其中有《哲學的貧困》。褚君浩說,馬克思是一個世界公認的偉人,即便在德國,他的貢獻也是深入人心的。褚君浩夫婦游歷過萊茵河沿岸的著名城市,去過柏林市,也去過維爾茨堡,褚君浩說,德國的氣候宜人,太陽亮而不熱,因為空氣污染小,所以陽光燦爛的日子很多;因為緯度高,天氣又不炎熱。他深切地感受到,德國社會的城鄉差別很小,小城鎮和鄉村也發展得很好。

褚君浩在慕尼黑生活、工作了近三年。他對慕尼黑——這座坐落在伊薩河畔的德國城市印象頗佳。這里依山傍水,風景秀麗。它是一座現代化氣息很濃的城市,但它又是一座富有特色的有著優秀歷史傳統的古老的城市。它有四個多:一是博物館多,全市有50多個博物館和收藏館,其古繪畫陳列館是世界上最著名的之一;二是公園、噴泉多;三是雕塑多;四是啤酒多,市民喝啤酒用1公升的大啤酒杯,真是海量。褚君浩也曾經經歷過從維爾茨堡至阿爾卑斯山北麓的菲森的浪漫之旅,這段路沿途都是小鎮、宮殿、古城堡、教堂和修道院……使人恍若置身中世紀的歷史劇中。褚君浩覺得,德國的歷史文化保存得很好,這是值得我們借鑒的,從某種意義上講,這也是一種可持續發展——對人類自古以來的優秀文化予以繼承和發揚。值得一提的是,絕大部分德國人對希特勒有著深刻的認識,能夠正視第二次世界大戰這段歷史。

德國緣分

他幾乎每年要赴德國進行學術考察活動,他有八個學生在讀完博士以后也去德國進一步深造,其中有三個去維爾茨堡大學擔任訪問學者。維爾茨堡是巴伐利亞洲北部的一個小城市,四周環山,城市就像在一個盆地中。由于經常前往進行學術交流,這座城市給褚君浩留下了深刻的印象。在維爾茨堡,有一座由不同時期的建筑師、畫家、雕塑家和粉刷師建造和裝飾的宏偉宮殿,叫維爾茨堡宮,它是德國最大、最宏偉的巴洛克式建筑之一,它還有一個美麗的花園和廣場。如今,維爾茨堡宮已被列入世界文化遺產名錄。誕生于17世紀初的維爾茨堡大學非常著名,1901諾貝爾物理學獎獲得者威廉·康拉德·倫琴的實驗室就在維爾茨堡大學。這里是倫琴射線科研成果的誕生地,現建有倫琴博物館供人參觀。1998年,維爾茨堡大學舉行倫琴射線發現100周年紀念研討會,世界各國的許多學者與會。物理系主任朗德范爾教授邀請褚君浩前往,褚君浩在會上作了碲鎘汞二維電子氣研究的學術報告。褚君浩說,朗德范爾教授與中國相當友好,他作為大眾基金中德聯合培養博士研究生評審委員會主任,選拔了許多優秀中國學生到德國去深造,他也派了不少德國學者和學生到中國來訪問和進修,他熱衷于為中國培養科技人才,始終關注著中國的發展。受他的影響,他的女兒也曾經到南京大學學習中文。

特別值得一提的是朗德范爾教授的學生馮·克里欽,他在斯圖加特馬普固體研究所擔任教授,是1985年諾貝爾物理學獎的獲得者。他與褚君浩也頗有交往。褚君浩曾受邀前往馬普固體研究所作題為碲鎘汞子能帶電子的自旋共振的學術報告,馮·克里欽教授也應邀來上海,參觀了褚君浩領導的中科院紅外物理國家重點實驗室。1996年,馮·克里欽教授陪同德國總統一同來上海同濟大學參觀,隨后,他又與一位德國宇航員一起來到上海技術物理研究所進行學術交流。當他獲悉由褚君浩領頭的研究成果半導體表面二維電子氣研究推進了半導體表面二維電子的理論和實驗時,十分興奮。回德國以后他就寫來了評語,對此予以充分肯定,他指出:把靈敏探測領域的長期傳統與經驗和量子結構研究相結合,是你們取得成功的堅實基礎。

褚君浩還與馮·克里欽教授的助手洛特教授一起進行歐共體——中國合作項目研究。這一項目為金剛石和碳60的特性研究,于1996年至1998年期間開展并最終完成。由褚君浩負責熱導測量與電學性質測量,由洛特教授負責材料研究,這一項目獲得了成功,其成果在國際一流雜志上發表。

褚君浩與德國科學家朋友們的緣分仍在繼續。令人欣喜的是,他的兒子褚力文已經在德國獲得了博士學位,如今在德累斯頓一家微電子公司任職,經常往來于德國和上海張江高科技園區之間,從事著德中之間的技術交流工作。

研究內容

從事紅外光電子材料和器件的研究,開展了用于紅外探測器的窄禁帶半導體碲鎘汞(HgCdTe)和鐵電薄膜的材料物理和器件研究。提出了HgCdTe的禁帶寬度等關系式,被國際上稱為CXT公式,廣泛引用并認為與實驗結果最符合;建立了研究窄禁帶半導體MIS器件結構二維電子氣子能帶結構的理論模型;發現HgCdTe的基本光電躍遷特性,確定了材料器件的光電判別依據;開展鐵電薄膜材料物理和非制冷紅外探測器研究,研制成功PZTBST鐵電薄膜非制冷紅外探測器并實現了熱成像。

個人成就

發表論文200余篇,研究結果被國內外廣泛引用并被大篇幅寫進美國、英國、荷蘭、前蘇聯等出版的科學手冊和專著中。被國際權威的Landolt-Bornstein科技數據集特邀為Hg化合物部分修訂負責人。研究結果為風云氣象衛星及其它紅外系統的探測器研制提供科學依據。在鐵電薄膜研究方面也取得突出進展。關于窄禁帶半導體光學和電學性質研究曾獲1992年中科院自然科學一等獎,1993年國家自然科學三等獎。關于窄禁半導體的晶格振動行為研究曾獲1987年中科院科技進步一等獎和1987年國家自然科學四等獎;關于半導體表面二維電子氣研究曾獲1995年中科院自然科學二等獎。關于紅外國輻射國探測材料物理研究獲得1999年中科院自然科學二等獎等等。

碩果累累

198412月起,褚君浩擔任中科院技術物理研究所物理室副主任。19863月至198811月,他赴德國慕尼黑技術大學物理系從事博士后研究,為洪堡研究成員。回國后,褚君浩擔任中科院技術物理研究所副研究員、紅外物理國家重點實驗室副主任,1992年晉升為研究員,1993年成為博士生導師,19937月至今年1月擔任中科院紅外物理國家重點實驗室主任。此間,從1996年起,褚君浩先后擔任中國物理學會光物理專業委員會副主任、上海激光學會副理事長、上海物理學會副理事長、上海市紅外遙感學會副理事長。他曾擔任國家攀登計劃項目和國家自然科學基金重大項目的專家委員會委員,2002年起擔任國家973項目量子結構量子器件研究專家委員會委員。1997年起,褚君浩應德國Springer-verlag邀請參加修訂國際Landolt-bornstein大型科學手冊:科學技術中的數據與函數關系”Ⅲ/41B

他曾經主持中科院九五基礎性研究重大項目和國家自然科學基金重點項目關于窄禁帶半導體碲鎘汞紅外焦平面光電子物理的研究和鐵電薄膜室溫焦平面的研究;曾經承擔國家攀登A、攀登B項目關于鐵電薄膜光電激發動力學和鐵電薄膜非致冷紅外焦平面的研究;目前承擔國家973項目關于窄禁帶半導體紅外量子器件物理的研究。多年來,褚君浩發表學報論文258篇,其中在國際上發表148篇。論文被美、英、德等十多個國家的著名研究單位引用337次,并被實際應用。他擁有授權專利4項。褚君浩8次應邀在國際學術會議作報告,4次擔任國際學術會議主席或顧問委員會委員,兩次在美國、德國的大學作大型學術報告。褚君浩為祖國爭得了榮譽。他正在和曾經主持或承擔國家、部委級重大和重點項目12項,獲得國家自然科學獎2次及部委獎9次。

人物評價

褚君浩是中國自己培養的第一個紅外物理博士,發現了最完整的用于研制紅外探測器的碲鎘汞紅外本征光吸收光譜;獲得最具有直接物理意義的碲鎘汞禁帶寬度和組分、溫度的關系式,被國際上稱為褚湯表達式……他取得的一些科研成果引起了世界同行的關注。褚君浩擔任紅外物理國家重點實驗室主任期間,實驗室在1997年和2002年國家評估中兩次評為優秀。


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