為迎接黨的二十大勝利召開，慶祝有研集團70周年華誕，集團舉辦了“輝煌七十載，奮進向未來”故事大賽活動。活動開展以來，共收到各單位報送的54篇參賽作品，生動講述了有研集團成立70年來，特別是黨的十八大以來，堅持黨的全面領導，扎實履行政治責任、經濟責任、社會責任，在服務國家重大工程、強化科技創新、促進經濟社會發展等方面作出的突出貢獻和取得的輝煌成就。

本期推出“輝煌七十載 奮進向未來”有研故事系列展播（二）——太空飛行“鍺”。

太空飛行“鍺”

作者：有研新材 馮德伸 王宇

太空神秘而令人向往，人類追尋太空奧秘的腳步從未停止，從嫦娥奔月的古老神話，到阿姆斯特朗留在月球上的第一個腳印，再到太空遨游的神舟飛船，這些都彰顯著人類對太空無盡的向往。在浩瀚星河中，同樣閃亮著人類探索太空的各類衛星，無論是提供電訊信號、還是氣象監測、或是軍事安防，早已滲透到了人們生活之中。衛星能夠遨游太空給人類提供各種信息，離不開支撐它工作的翅膀上的太陽能電池。2019年12月27日晚，我國研制的新一代最先進的通信衛星在文昌航天發射場發射成功，當到達預定軌道后翅膀張開的瞬間，我們深感激動與驕傲，因為在電池板上，有我們研制的高性能太陽電池襯底材料——鍺。

新一代通信衛星

鍺行天下，勇于擔當

說起鍺，時間還要回到上個世紀，1948年，美國貝爾實驗室肖克利、巴丁和布拉頓組成的研究小組，采用鍺材料研制出一種點接觸型的晶體管，正式開始鍺材料的應用研究。上世紀五十年代到七十年代，鍺占據了第一代半導體電子器件核心地位。而我們北京有色金屬研究總院從1952年建院起，就很快開始了鍺材料的研制工作，在1956年研制出中國第一顆金屬鍺，1958年拉制出冶金系統第一根鍺單晶，之后陸續建立了從鍺原料到高純鍺材料的全部工藝流程和全部鍺產品標準及性能指標測試標準，研制成功不同電子器件要求的各種規格鍺單晶，為我國電子工業的建立和發展做出了不可磨滅的歷史貢獻，金屬鍺也榮獲了1978年全國科學大會獎。

第一顆金屬鍺

堅韌轉型，探索前進

1970年后，隨著硅材料的研制不斷取得突破，并逐漸取代鍺材料成為核心的半導體材料，鍺在半導體器件方面的應用開始退出歷史舞臺，總院原來做鍺材料研制的研發人員陸續轉向硅單晶的研制。到了80年代后期，只有不到十人仍在堅持鍺材料的研制和生產。在那段艱難的時期，以馬紹芳教授為主的研發團隊緊跟國外研究步伐，將鍺單晶的研發方向轉向紅外光學領域，在國內率先研制成功滿足紅外光學應用的鍺單晶。紅外鍺單晶研制陸續取得重大突破和進展，在1995年研制成功直徑260mm鍺單晶，并應用在某衛星地面標定設備上，研制成果獲得1997年國家科技進步二等獎。隨著研發能力和產品質量的不斷提升，紅外鍺在我國國防先進武器裝備系統、探測系統等得到成功應用，產量不斷提升，特別是2001年我國加入WTO后，紅外鍺產品更是走向了國際舞臺，產品遠銷日本、美國、歐洲等，產量從2000年的1.5噸增長到2020的12噸，占世界市場份額的25%左右，成為世界紅外鍺產品的主要供應商。

各種規格紅外鍺產品

直徑400mm以上紅外鍺單晶

再擔重任，繼續前行

進入二十一世紀以來，我國加快了在航天領域的探索和開發，眾多航天工程取得了世界舉目的成績，同時也引發了國外對我們的限制和封鎖，這對我國航天事業的持續發展帶來不可預測的風險。而鍺材料又有幸成為一種與航天工程密切相關的關鍵材料。

太陽電池是衛星等航天器下在太空工作時主要能源，電池的壽命影響航天器的使用壽命，早期使用的太陽電池主要是硅電池，但轉換效率偏低且受太空環境影響較大。到了90年代，國外開發了以鍺為襯底的單結砷化鎵太陽電池取代硅電池。隨著技術的不斷進步，目前已經制備成功轉換效率高達31%的三結太陽電池，新發射的衛星等航天器超過90%都采用了這類鍺基三結砷化鎵太陽電池。

作為航天太陽電池的鍺襯底材料，其技術指標要求遠高于普通的鍺單晶，國外幾乎沒有相關的研制報導，技術和產品只掌握在兩家國外公司手中，國內的鍺單晶無法滿足要求，一度對我國空間用太陽電池的研發和制備構成嚴重和不可估量影響。

在這種情況下，作為國家隊的有研集團下屬有研國晶輝公司鍺研發團隊再次承當起歷史的重任，全力攻克這種低位錯鍺單晶的研制難題，從2013年起陸續承擔了材料攻關和替代研制任務，以馮德伸教授為主的研發團隊深感責任和重擔，投入大量精力進行攻關研究，巧妙設計了雙加熱器組合的熱場系統，合理調整熱場溫度梯度，并通過單晶工藝的優化，研制成功4英寸低位錯鍺單晶，制備的三結太陽電池轉換效率超過31%，并在新一代衛星上得到應用。低位錯鍺單晶的研制成功，打破了國外的壟斷，為我國新一代航天器用空間電源用關鍵材料提供有力支持和保障。

鍺單晶研發團隊

4英寸低位錯鍺單晶

完成4英寸低位錯單晶研制后，研發團隊繼續前進，開展了更高要求的6英寸低位錯單晶的研制和超高純13N鍺單晶的研制，并取得了良好的開端。國家的需求，是我們不斷前進的號角，作為一代具有豐厚歷史傳承的有研人，在集團成立70年到來之際，在黨的二十大即將召開之時，我們更能明白肩上的責任和重擔。鍺過去發展的道路曲折，未來也不會一帆風順，和世界先進水平比較，我們仍存在一定差距，但“乘風破浪終有時”，我們相信，在黨的堅強領導下，新一代有研人堅守理想信念，不忘初心、牢記使命，繼續做好鍺材料，未來可期。