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中國科技巡禮——中國品牌的人工晶體(2002年11月21日)


  

  中國水稻基因組圖譜測序全部完成,中國神州三號宇宙飛船飛上太空等,都是令中國人揚眉吐氣的大手筆。但是你知道嗎?中國科學界還有一項值得重彩描繪的成就,那就是中國品牌的人工晶體。

  人工晶體在高科技發展中舉足輕重。專家甚至認為,某些晶體的出現具有劃時代意義:比如壓電水晶及諧振器的出現,開創了現代通訊新時代;硅單晶及集成技術的成功,把人類帶入方興未艾的現代計算機時代;紅寶石晶體中首次實現激光輸出,標誌著光電子時代的來臨。

  人工晶體的奇特功能令世界各國的科學家心馳神往,紛紛投鉅資進行研究,搶佔人工晶體技術的制高點。同時,還對關鍵技術嚴格保密。

  我國對人工晶體的研究雖然只有50多年的歷史,但是一些晶體是我國首創,並且在國際上領先。

  我國中科院物構所率先研製的有自主知識産權的紫外倍頻晶體BBO和LBO,在世界上開創了紫外倍頻的新時代。

  磷酸氧鈦鉀(簡稱KTP)是一種性能優異的激光倍頻晶體,早先美國杜邦公司是用“水熱法”進行生長。這種晶體的價格非常昂貴,一截火柴棍大小的KTP激光倍頻器,售價就近3000美元,而且對中國還實行技術封鎖,産品禁運。即使是實驗臺上打碎的碎片,也不允許我國科學家帶出實驗室拿到中國去研究。

  我國山東大學和中非人工晶體研究所分別用熔劑法生産出KTP晶體,其尺寸遠遠超過美國用水熱法生長的KTP晶體。在80年代中期,這種方法很快被世界所採用,使得大量的KTP激光倍頻器充斥國際市場,價格大幅度下跌,一塊3毫米見方、5毫米長的KTP激光倍頻器,價格從原來的近3000美元,降到50美元,在世界範圍內普及了KTP晶體器件的應用,推進了激光技術的發展。

  天津南開大學與成都209所合作,在鈮酸鋰中參入適量的氧化鎂,大大拓寬了鈮酸鋰的應用領域,在國際上被譽為“中國之星”。

  10多年前,美國還生長不出厘米見方的鈮酸鉀晶體(KN),並準備投資幾百萬美元,再花十年時間進行研究時,我國的鈮酸鉀晶體産品已經進入國際市場。當時世界頂尖的科學家聚集在馬裏蘭州舉行專題研討,一致認為近期要優先研究五種晶體材料,但其中的四種,偏硼酸鋇、鈮酸鉀、KTP、L—精氨酸鹽在我國已經研製成功,前三種已投入生産。

  從上世紀80年代,中科院上海硅酸鹽研究所研製的鍺酸鉍在國際競標中一舉奪標,為以丁肇中為首的歐洲核子中心供應了數以噸記的鍺酸鉍晶體。2000年至今,著名的美國費米實驗室科學家三次訪華,向該所訂購大量的鎢酸鉛晶體,為電子對撞機做電磁量能器。上述這些晶體,被外商譽為中國牌的晶體,在國際市場上享有很高的聲譽。

  像KTP、KDP、BGO等晶體,從前都是少數發達國家壟斷,並對我國禁運。現在一些發達國家壟斷不成,反倒從我國進口這些産品了。

  沈德忠院士説:“我們認為,這種領先地位不是永遠下去的。只要是我們稍微鬆懈,領先的地位就會失掉。我們要抓緊,要努力保持這種領先地位才行。所以不能懈怠,一定要繼續努力。”

  目前,我國的氟化物晶體、藍寶石、人造水晶、人造金剛石、單晶硅等與市場結合的科研産品,也已形成了規模生産,産品銷售國內外,每年為國家賺取數以億計的外匯,同時也為我國的科技、國防事業發揮了突出作用。

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