红外专家陆卫：40年不辍，让“卫星眼”更敏锐，让“视网膜”更健康

今年5月29日，“天问二号”从我国西昌卫星发射中心启程，奔赴长达十年的小行星探索之旅。搭载其上的远距离测距敏感器是天问二号制导导航与控制系统的重要组成。它的核心器件，正是中科院上海技术物理研究所陆卫研究员团队研发的铟镓砷雪崩单光子探测器。

从1983年进入上海技物所师从中国科学院院士沈学础，陆卫在红外探测领域深耕近40年，从基础研究入手，持续推动红外探测范式更迭，在我国空间红外探测领域走出了一条自主创新之路。

底层原理突围，让芯片灵敏度成倍提升

太空中，空间红外探测器如同卫星的眼睛，探测器芯片则如同视网膜，是卫星“看清”目标的关键。然而，一种被称为“暗电流”的物理现象，成为制约芯片性能提升的瓶颈。它们源自芯片材料内部电子的热运动，所产生的噪声会淹没来自遥远天体的微弱红外信号。

国外有消除这些噪声的技术，却对我国技术封锁。为让卫星精准捕捉到信号，1991年刚从德国深造归来，陆卫就投入到这场技术突围中，从底层物理原理入手，一干就是30多年。

一次，陆卫团队在电子的强场传输和辐射实验中，观测到一个直接打破焦耳定律传统认知的奇特现象。他没有停留在发表顶级科学论文的成绩上，而是在基础科学发现中追踪挖掘出红外探测的新机制，创新性地提出“电子局域化操控”理论，并研制出量子阱长波红外焦平面器件——将国际上现有同类器件的灵敏度一下提升了好几倍。2020年，这块芯片随我国新技术试验卫星G星升空，我国第一次实现了高性能量子结构红外探测器的航天应用。

空间遥感看物体，不仅要看得清，还要分得明。光谱是物质成分的“指纹”，识别光谱可以辨识出物体的物质组分。然而，长波红外波段的强背景辐射会像阳光淹没星辰般，让探测器“过曝”。如果让光子在红外波段触发电子的“滚雪球”，将微弱的光信号放大，是否就能找到那些需要的光谱？陆卫团队提出了光子与电子联合操控的思想，建立“临界耦合模式”并首次用于长波红外探测器的研发。最终，团队研制出单片集成56个光谱通道的新型红外焦平面器件，灵敏度比国际同类产品提升了一个数量级。

“压力我来扛”，鼓励学生放手探索

“压力我来扛，你们尽管放手探索。”这是陆卫常挂在嘴边的话。多年来，他培养出56名博士生，让红外物理实验室成为一批批青年人探索科学未知，挑战技术极限的试验场。

在陆卫看来，“有组织科研”并不是大家都按部就班地完成任务，而是明确大方向后的“各显神通”。因此，他给学生留足了探索空间，不用短期目标、具体指标三天两头上“紧箍咒”。

只要陆卫在所里，他的办公室门一直敞开，学生有疑问可以随时找他讨论。因为科研灵感常常转瞬即逝，便捷交流能及时化解问题，“能吸收到学生的新鲜想法，对我也常有启发，这是双向滋养”。

陆卫还常鼓励学生跳出舒适区，跨界借鉴“他山之石”，因为那常会带来意外之喜。比如，“临界耦合理论”就是他们在发现违反焦耳定律的现象后，从微波、电子学领域借鉴过来的。

最让学生称道的是，陆卫始终尊重、包容学生在科研方向上的选择。上海技物所研究员翁钱春回忆，大三时自己想从红外光谱领域转向半导体量子结构单光子探测器研究，曾担心导师陆卫不同意，“没想到，陆老师全力支持，还帮我协调资源”。

如今，翁钱春也成为了博士生导师，他主动效仿陆卫，将这份育人精神传承下去。

革新研发范式，红外技术“飞入百姓家”

在技物所的一角，原本用于卫星载荷研发的大楼已全新“换装”。这里正在打造一个智能化红外芯片研发平台。这将是陆卫今后十年的努力方向——为更高性能芯片，定制工艺路线。

走进平台，锃亮崭新的设备正在调试，搬运机器人正将装有芯片的盒子从一台设备上取下，送往下一道工序。

“这里的地面进行过专门平整，确保机械臂搬取、运送芯片时的抖动幅度不超过1毫米。”陆卫介绍，团队专门引进机器人传输系统，让芯片全程处于惰性气体保护的密封空间——就像为芯片打造一个“无菌产房”，保障它“健康出生”。

近年来，陆卫意识到，随着基础研究与产业化的联动日趋紧密，红外芯片制造工艺的瓶颈愈发突出——界面加工质量不过关，再优秀的设计都难发挥作用。针对以往出故障“靠经验、靠试错”的痛点，陆卫说，今后要让数据“说话”：工艺全流程参数，尤其是决定器件质量的界面核心数据，全程都会有AI记录数据、发现问题、迭代优化。

这个研发平台计划2027年底投入使用。陆卫表示，变革的终极目标，是让更多高性能红外设备“走进百姓家”。数据驱动的工艺既能提升芯片成品率与性能，又能推动成本下降，为大众日常生活赋能。

人物小传

陆卫，我国红外物理基础研究专家，长期致力于红外物理与半导体光电子学研究。现为国家重大科研仪器研制项目负责人。作为第一完成人荣获国家自然科学二等奖1项（2014年）、国家技术发明二等奖1项（2011年）。发表SCI论文361篇，他引超过1.5万次，获授权发明专利158项，出版《半导体量子器件物理》等专著。