史生才(射电天文学家、中国科学院院士)

史生才，1965年1月出生于中国江苏省南京市高淳区，是中国科学院紫金山天文台研究员、博士生导师，中国当代射电天文学家。1985年史生才本科毕业于东南大学无线电工程系，1988年获得紫金山天文台硕士学位，又于1996年获得日本综合研究大学院大学博士学位。2021年，其当选为中国科学院院士，现任紫金山天文台学术委员会主任、中国天文学会射电天文专业委员会主任。

1988年，史生才取得硕士学位后，参与了紫金山天文台13.7米射电天文望远镜的研制工作。1992年，史生才东渡日本学习当时先进的毫米波亚毫米波超导探测技术。其在日本期间还承担了中国科学院重大项目“90-115GHz超导SIS接收机”与日方的合作研究。1992年至1997年，史生才担任日本国立天文台野边山宇宙电波观测所外籍NRO研究员。1998年，中国发展毫米波天文学，但缺乏人才。史生才得知后，谢绝日本国立天文台的高薪挽留，回到中国。回到中国后，史生才参与了紫金山天文台很多重要的科研工作，并组建了一支年轻的团队，该团队攻克的太赫兹谱段高灵敏度探测技术成为中国太赫兹天文技术的核心支柱。2008年，史生才带领团队为南极天文台研制宽频带的傅里叶光谱仪。其在进行科学研究的同时，还为中原地区培养一批年轻有为的新生后继力量。

史生才主要从事太赫兹超导探测器技术及应用研究，创建和领导了有国际影响力的太赫兹超导探测器研究团队。其团队在超导隧道结量子混频技术、太赫兹超导热电子混频技术、大规模阵列超导探测器技术等方面都获得较多成果，这些成果推动了中国太赫兹天文学的发展。据中国科学院紫金山天文台官网显示，与史生才相关的专利申请有41个。史生才所获荣誉颇多，例如，1999年他曾入选财政部“国外杰出人才引进计划”与人事部“百千万人才工程”，也曾两次荣获国家科学技术进步奖二等奖、2019年的何梁何利基金奖以及2023年第三届全国创新争先奖状等。

人物经历

早年经历

1965年1月，史生才出生于中国江苏省南京市高淳区砖墙镇茅城村史东自然村，其父亲史枝是一名木匠，早年靠木匠手艺维持一家的生活开支。其母亲丁三读和丈夫都重视史生才的教育。史生才中学读书时能获取的课外知识与资讯较少，但求知欲较为强烈，便很珍惜学习的机会和知识，自此史生才产生了“要成为像陈景润、李四光一样的大科学家”的想法。

1981年，史生才从江苏省高淳高级中学毕业，考入东南大学（现东南大学）无线电工程系。虽然此时的史生才经济条件不好，但求知欲很盛，经常买书看。1985年，毕业后的史生才并未选择去参加工作，而是前往中国科学院紫金山天文台继续深造学习，并于1988年获得中国科学院紫金山天文台硕士学位。1989年至1992年期间，史生才参与了紫金山天文台13.7米射电天文望远镜的研制工作。

东渡日本

1992年，史生才东渡日本，前往日本综合研究大学院大学天文系攻读天体物理专业，学习当时先进的毫米波亚毫米波超导探测技术，后于1996年获得博士学位。在日本国立天文台期间，史生才主要从事超导SIS接收机的高性能化研究，包括超导SIS结混频性能的数值分析研究、超导SIS结集成调谐电路研究、无调谐宽带波导股份混频电路研究和亚毫米波SIS混频器的研制。与其导师联合提出国际主流的超导隧道结谐振阵列，率先突破“无调谐超宽带混频腔”这一关键核心技术，所研制的近量子极限灵敏度超导隧道结混频器是日本/东亚参与国际天文大科学装置ALMA的核心技术之一。此外，史生才还承担了中国科学院重大项目“90-115GHz超导SIS接收机”与日方的合作研究。该项目已于1999年通过科学院正式鉴定，并已投入实际天文观测，其性能与国际上同频段超导SIS接收机最高性能相当。史生才凭借其出色成绩，成为日本国立天文台培养的一位工学博士，还获得日中科技交流协会伏见康治奖。

归国研究

史生才在日本获得博士学位后，本可以找一份薪酬不错的研究工作，其考虑到已经在日本待了七年，继续研究相关领域，很难有新的突破，又因其认为要领导和培养一个团队，需要更大的空间。而后，中国紫金山天文台的老一辈科学家邀请他回国发展，且中国于1998年发展毫米波天文学，急需人才。史生才便谢绝日本国立天文台的高薪挽留和多个国际前沿科研团队的邀请后，回到中国。

回到中国后，史生才参与了紫金山天文台很多重要的科研工作，其完成了中国科学院重大项目“90-115GHz超导SIS接收机”的研制工作，使中国青海德令哈市13.7米毫米波望远镜的探测灵敏度提高了近1个量级。史生才在紫金山天文台组建了一支年轻的团队。其团队攻克的太赫兹谱段高灵敏度探测技术是中国太赫兹天文技术的核心支柱。史生才认为，从毫米波和亚毫米波技术实验室来说，超导低噪声检测技术为中心的毫米波及亚毫米波技术研究和应用仍将是其主要研究方向。同时，将开展亚毫米波频段超导低噪声检测技术研究（SIS、HEB和FFO），结合超导和数字技术的相关器技术研究和亚毫米波频段本振源设备等方面的研制工作。此外，在超导HEB技术和应用FFO的超导集成技术、超导数字相关技术能有新的生长点。另外一项重要工作就是与有关天文研究组织共同开展大陆与台湾的亚毫米波阵合作计划（PMOSMA项目），以及其它国际亚毫米波合作计划，为准备和推进中国的亚毫米波计划从学科建设和人才队伍建设两方面打下良好基础。

史生才的研究为中国南极天文台的建设作出了贡献。2008年，史生才带领团队研制宽频带的傅里叶光谱仪，该光谱仪可以探测从整个太赫兹谱段大气透过率。2010年，这台傅里叶光谱仪通过南极科考队放置到冰穹A，史生才花费数年来研究该光谱仪的数据。2021年11月18日，史生才当选为中国科学院数学物理学部院士，并于2023年5月荣获第三届全国创新争先奖。

主要成就

史生才主要从事太赫兹超导探测器技术及应用研究，创建和领导了有国际影响力的太赫兹超导探测器研究团队，在太赫兹波段超导隧道结量子混频、超导热电子混频、大规模阵列超导探测器等方面作出了一系列开创性研究工作，实现了中国太赫兹天文探测器芯片技术的自主可控。其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ALMA和SMA等，并将在中国空间站中国空间站工程巡天望远镜望远镜上实现应用，支撑推动中国太赫兹天文学的发展。在其研究领域所作出的主要贡献包括：

超导隧道结量子混频技术

史生才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，其与日本国立天文台合作者共同提出了三种国际主流片上集成谐振技术之一的并联双子超导隧道结（PCTJ），构建了其量子混频模型；提出了分布式超导隧道结阵概念，突破了低临界电流密度超导隧道结在高频段应用的障碍。此外，史生才提出了一种片上集成中频/直流回路的新型无调谐波导股份混频腔，率先实现了高性能无调谐超宽带超导隧道结混频器。基于发展的PCTJ和无调谐波导混频腔技术，其成功研制了0.1THz至1THz的多波段超导隧道结混频器，灵敏度突破5倍量子极限，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。这项技术不仅提升了中国在太赫兹探测器领域的国际影响力，还应用于中国13.7米毫米波望远镜（是超导探测器在中国的首次应用，也是中国超导领域的一项重大突破），使其灵敏度得到大幅提升，成为国际上最具竞争力的毫米波望远镜之一，为中国毫米波天文发展作出贡献。

经典（Nb）超导隧道结需工作在液氦温区。对于空间应用，一方面深低温制冷技术是一项挑战，另一方面可工作在更高温区的高能隙（如氮化铌NbN）超导隧道结灵敏度长期滞后于经典Nb超导隧道结。通过解明NbN超导隧道结散粒噪声机理，史生才突破芯片设计、制备（与日本NiCT研究所合作）及封装等关键技术，成功研制灵敏度率先突破5倍量子极限的NbN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。此外，史生才首次实验证认了高能隙NbN超导隧道结可在10K温区工作的独特优势，突破了空间液氦温区制冷技术的制约。基于NbN超导隧道结混频器的太赫兹装置将搭载中国载人航天工程，有望实现中国空间太赫兹天文观测“零”的突破。

太赫兹超导热电子混频技术

超导热电子混频器特性与频率弱相关，特别在1THz以上频段具有丰富应用前景。尽管经典的“热点”模型可以解释超导热电子混频的基本物理特征，但其电子及声子输运物理机制尚未完全解明，导致其灵敏度和瞬时带宽性能的改善遭遇瓶颈。史生才通过解明超导热电子混频器的若干物理机制，包括超导微桥太赫兹波非均匀吸收机制及电子声子输运特性、超导热电子混频器灵敏度温变特性普适规律以及超导微桥电极区噪声等，构建了首个频率相关“热点”模型，并成功研制迄今1.4THz频段灵敏度最高的超导热电子混频器。此外，史生才通过国际合作，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，其研制的太赫兹超导热电子混频器将应用于国家重大科技基础设施建设项目，即中国南极洲天文台。

基于外差混频的相干探测需要一个高频率稳定度的泵浦信号源。近年来，量子级联激光器成为一种非常有前景的太赫兹泵浦光源，但针对实际应用的光源锁相稳幅、低温集成等问题仍亟待解决。史生才与荷兰SRON和美国MIT等团队合作，首次实现了同时稳频稳幅的太赫兹量子级联激光器光源。此外，其与法国IEF和中国科学院上海技术物理研究所等团队合作，首次实现了同一低温环境下太赫兹量子级联激光器与超导热电子混频器的集成。上述成果为实现太赫兹及远红外高光谱分辨天文探测器奠定了重要基础。

大规模阵列超导探测器技术

一直以来，毫米波至太赫兹波段射电天文观测缺乏类似光学红外波段CCD的大规模阵列成像探测器。超导相变边缘探测器（TES）和超导动态电感探测器（KID）的出现推动了太赫兹波段大规模阵列成像探测器技术的快速发展与应用。在国家基金委首批重大科研仪器设备研制专项的支持下，史生才在中国率先开展大规模阵列超导探测器技术的自主研发。通过突破超导动态电感探测器多参数协同仿真设计、大规模二维阵列芯片制备、频分复用读出等关键技术，自主研制32×32像元超导KID探测器阵列芯片及成像系统，灵敏度及像素达到国际前沿，实现了中国超导探测器技术新突破，且该成功已通过基金委的验收，使中国太赫兹天文观测迈入相机时代。该系统将为未来南极洲5米太赫兹望远镜的第二代探测器研制打下基础，也为星系和宇宙学等研究提供太赫兹波段中国空间站工程巡天望远镜“传世”数据库，还有望应用于JCMT、LCT和GLT等国际亚毫米波望远镜及其他领域。

中国南极天文台

史生才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》。

主要论著

论文

专著

专利

据中国科学院紫金山天文台搜索显示，与史生才相关的专利申请有41个，部分如下表：

担任职务

荣誉获奖

学术交流

2021年，史生才在当选为中国科学院院士后，常参与一些学术交流活动。2023年10月，史生才参加第三届天泉湖天文论坛，并同中国科学院院士顾逸东、韩占文、美国艺术与科学院何子山等人进行圆桌讨论，史生才以“百年超导探苍穹”为题，介绍超导发展史，解读超导技术在天文探测领域的关键代表性应用和未来展望。在圆桌讨论中，四位嘉宾从公众关注的天文话题出发，展开了一系列思想碰撞和智慧交锋，并与盱眙县当地的中学生热烈互动。

2024年2月，史生才参加在南京召开的第40次中国南极考察内陆天文科考总结研讨会，3月，史生才又出席在南京召开的高能时域天文前沿研讨会暨创新研究群体项目启动会，并主持创新研究群体成员报告环节。

人才培养

史生才认为科学家精神不仅包括科学家本身，也应该包括科学家对待年轻人的关心与提携。其一直秉承“就是要照应好年轻的学生”这个观点，提出在培养人才方面最重要的是要培养他们的思考和解决问题的方式，不能用院士或者专家的头衔来“压”年轻人，要给他们自由度，不能动不动指手画脚，更不能因为他们做错了一点事就责怪。2009年，史生才获得中国科学院“优秀研究生导师”奖，又于次年荣获中国科学院优秀研究生指导教师奖。

史生才为中原地区培养了一批年轻有为的新生后继力量。例如，2021年5月，史生才指导的研究生耿悦入选2021年度中国科学院院长奖学金，该学生还入选2022年“郭永怀奖学金”；2021年10月，史生才指导的研究生李费明入选2021年中国科学技术大学光华奖学金等。在新一代天文工作者的培育教诲中，史生才强调科研工作者一不能为外界利益左右，二要有正确的自我价值定位。