史生才科研成就科研综述史生才在太赫兹超导探测器物理机理、芯片技术和系统应用等方面做出多项有国际影响力的原创性研究成果
他领导研制的太赫兹超导探测器成功应用于中国13.7米毫米波望远镜、国际天文大科学装置阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜(ALMA)和SMA亚毫米波射电望远镜阵等,并在中国空间站巡天望远镜上实现应用,支撑推动中国太赫兹天文学的发展
史生才在其研究领域所做出的主要成果包括:(1)系统研究了太赫兹超导隧道结混频技术中超导隧道结调谐和太赫兹波高效传输两大关键问题,率先提出单馈电并联双超导结集成调谐电路和分布式超导隧道结阵概念,成功研制了0.1至0.9THz的多波段超导隧道结混频器,性能均达国际前沿水平
相关研究成果已应用于国际空间站SMILES大气观测计划、国际天文大科学工程SMA和ALMA计划等
(2)为突破超导隧道结混频器频率上限,领导其团队开展了高能隙氮化铌超导隧道结混频技术研究,成功研制接近量子极限灵敏度的0.5THz氮化铌超导隧道结混频器,并首次在国际上实现这种高能隙超导混频器的天文观测,被认为是超导混频技术研究的一个重要里程碑
(3)领导其团队在中国率先开展太赫兹超导热电子混频技术研究,并在国际上率先实现了4K闭环制冷环境下超导热电子混频实验,实现与液氦制冷相当的性能
通过国际合作,成功研制了国际上最高频率(5.3THz)的准光学天线耦合超导热电子混频器,灵敏度首次突破五倍量子噪声
与荷兰SRON/TUDelft和美国MIT等研究组合作,在国际上首次实现了3.5THz频段QCL激光器的频率与功率同时锁定
相关研究成果为中国南极冰穹A五米太赫兹望远镜建设奠定关键技术基础
(4)主持建设了具备超导混频器设计、器件制备、器件物理特性研究、混频器研制及系统集成完整能力的太赫兹超导探测器研制平台,总体水平达到国际前沿水平
领导其团队成功参与国际大科学工程SMA和ALMA计划超导接收机的合作研制,提升了中国在太赫兹探测器领域的国际影响力
成功研制应用于中国青海13.7米毫米波望远镜和POST亚毫米波望远镜的高灵敏度超导接收机
(5)领导其团队成功研制了应用于南极冰穹A大气测量的太赫兹宽带傅立叶光谱仪,首次取得了该站址太赫兹至远红外波段的长周期大气透过率资料,为南极天文台大科学工程立项打下重要基础
该项成果作为创刊号发表于《自然-天文学》
此外,还领导其团队完成了基金委重大仪器研制专项“太赫兹超导成像阵列”,成功自主研制了1024像元的超导MKIDs探测器阵列,其性能达到国际前沿
科研项目项目时间项目名称备注2010年1月—2011年12月南极冰穹A天文选址用太赫兹傅立叶分光频谱仪负责人2010年1月—2014年12月应用于远红外到X射线波段的低温超导光子探测器技术研究负责人2011年1月—2011年12月太赫兹超导探测器研制平台一期负责人2011年1月—2014年1月超高灵敏度太赫兹探测器技术研究负责人 2012年1月—2016年12月太赫兹超导阵列成像系统国家重大科研仪器研制项目,负责人 科研成果奖励获奖时间项目名称奖励名称1999年13.7米毫米波射电望远镜2001年90-115GHz SIS超导接收机2005年3毫米波段多谱线系统青海省科学技术进步奖一等奖(排名第二) 2006年3毫米波段多谱线系统国家科技进步奖二等奖(排名第二) 2015年超高灵敏度太赫兹超导探测器技术及应用中国电子学会科学技术奖科技进步二等奖(排名第一)
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