褚君浩 追了半个多世纪的“光谱”

褚君浩

褚君浩

中国科学院院士，中国科学院上海技术物理研究所研究员，2025年度上海市科技功臣奖。

他建立了窄禁带半导体物理学体系，发现最重要的红外探测材料碲镉汞的本征吸收光谱，获得禁带宽度CXT（褚—徐—汤）公式；开辟了常温红外探测新方向，提出极化调控机理，实现铁电极化增强光电探测，研制高灵敏常温工作红外探测器；发现了电磁诱导势阱效应红外探测新原理，在多种光电材料中得到了系统性验证，突破传统光电效应的局限，被国际上列入七类主要光电效应。

初夏，中国科学院上海技术物理研究所的办公室里，80岁的褚君浩面前是塞得满满当当的书架。几本深蓝色的原版书挤在中间，那是全球红外物理科研人员的必读书目——其中一本是他所著的《窄禁带半导体物理学》；另一本是有120余年历史的国际权威科学手册《科学与技术中的数据与函数关系》（Landolt-Börnstein），含汞化合物部分由他编写。

也是在这个夏天，他获得了上海市科技功臣奖。

屋子里“最值钱”的东西，就这么挨挨挤挤地站在书架上。一如它的主人，大半生都在一条看不见的光谱上行走，走着走着，就走成了别人眼中的光。

少年的“狂妄”

时间倒回一甲子前。上海徐汇中学，16岁的高中生在笔记本上写下了一行字——“我们要争这口气，在最短的时间里，达到在定律的队伍中，有我们伟大中国的发现”。

那个年代，物理课本上的定律从牛顿到麦克斯韦，从库仑到法拉第，全是外国人的名字。少年褚君浩翻遍了《光学》《原子物理学》，没有找到一个中国人的姓氏。

可这个少年不是传统意义的“学霸”。小学五年级的成绩单上，体育和自然5分，阅读4分、作文4分、写字3分、算术4分。抽屉里藏着蟋蟀罐、弹弓，放学后的时光属于游泳、爬树。

1962年高考，他物理考了满分，所有志愿都填了物理系。可语文作文偏题，他和第一志愿复旦大学失之交臂，进了上海师范学院。少年没有消沉，他说这就像听交响乐，“只是坐在前排后排的区别，交响乐还是交响乐，物理学还是物理学”。

大学里，他给自己取了个笔名“坦牛”。对同学解释，是“在平坦的大道上，像牛一样勤奋地工作”。可他心里想的，却是“爱因斯坦”和“牛顿”。

“不可能的任务”

1978年，“科学的春天”来了。33岁的褚君浩自学了黄昆和谢希德的《半导体物理学》，以90分的高分考上中国科学院上海技术物理研究所研究生，师从中国红外技术开拓者之一汤定元先生。

汤定元交给他一个世界级难题——测量碲镉汞红外本征光吸收光谱。碲镉汞是制备第三代红外光子探测器最重要的材料，被褚君浩形象地称为“红外光的翻译官”。它能听懂红外线的语言，并将其转化为仪器可识别的电信号。但要掌握其特性，必须先找到它吸收光谱的“拐点”，其对应波长，就是决定材料性能的“禁带宽度”。

数百个样品，几千次红外光谱实验，毫米级的厚片被手工打磨到比头发丝还细的厚度……他终于画出了世界上最完整的碲镉汞红外本征光吸收光谱，找到了那个国际学界始终未能捕捉的“拐点”。

在此基础上，他提出了碲镉汞禁带宽度关系式，被国际学界命名为CXT公式——C代表褚君浩，X代表徐世秋，T代表汤定元。这是屈指可数的以中国人名字命名的物理公式之一。随后，他又推导出吸收系数公式、本征载流子浓度公式等19项描述碲镉汞能带结构、光电跃迁、电子输运等规律。

这些成果被写入国际权威科学手册，被大段引入美国、英国等9本国际著作。那个16岁写下“要有中国人命名的定律”的少年，成了那个写定律的人。

做一株“小草”

2015年前后，褚君浩和团队在研究太赫兹与窄禁带半导体相互作用时，发现了一种新型光电效应——电磁诱导势阱效应。这一效应突破传统光电效应的局限，被国际上列入七类主要光电效应。他还开辟常温红外探测新方向，研制出高灵敏常温工作红外探测器，提出的动态电阻测量方法和循环可逆物理判据，成功用于我国卫星姿态控制。

如今，耄耋之年的褚君浩依然每天早上9点左右出现在办公室。给青年科研人员上课时，他最常问两个问题：“你有什么新的东西加进去？”“你为这个课题做了什么贡献？”他告诉学生，如果能证明这个材料不能做，也是一种成果。他常以“小草”自喻——“坚韧不拔、培育谦和、扎根土地、甘于奉献”。他在B站、抖音演示“光学隐身”，让柱镜光栅薄膜下的“半身消失术”圈粉无数。他还主编科普书30余本，参与和组织科普活动近6000场次。

从16岁在笔记本上写下誓言，到80岁站在领奖台上接受科技功臣奖——那道看不见的红外光，他追了半个多世纪。他看见了光，光也看见了他。

本报记者 郜阳

见习记者 张依文