紀(jì)念陳創(chuàng)天院士：讓中國(guó)牌晶體譽(yù)享全球 KBBF晶體領(lǐng)先美國(guó)15年

　　1986年BBO晶體獲中科院科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)，LBO晶體獲1990年中科院發(fā)明一等獎(jiǎng)，1991年國(guó)家發(fā)明一等獎(jiǎng)。BBO、LBO晶體還分別于1987、1989年獲美國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)界頒發(fā)的十大光電子產(chǎn)品獎(jiǎng)。陳創(chuàng)天也先后獲得1987年第三世界科學(xué)院化學(xué)獎(jiǎng)和1990年Laser Focus World《激光集錦》雜志頒發(fā)的工業(yè)技術(shù)成就獎(jiǎng)。目前，這兩種晶體作為激光頻率轉(zhuǎn)換晶體材料已經(jīng)在激光高科技產(chǎn)業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，是目前具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的三個(gè)非線性光學(xué)晶體中的兩個(gè)。

　　福晶科技生產(chǎn)的 LBO 晶體

　　90年代后，陳創(chuàng)天開始將晶體技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。由于BBO發(fā)表于1984年，但1985年我國(guó)才有了專利法，因此LBO才有專利，也是我國(guó)第一個(gè)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非線性光學(xué)晶體。1988年，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所批準(zhǔn)成立中科院福建晶體技術(shù)開發(fā)公司，這是國(guó)內(nèi)第一家晶體公司，也是今天的福建福晶科技股份有限公司的前身。完成產(chǎn)業(yè)化之后，LBO晶體的銷量曾一度超過全球市場(chǎng)份額的80%。

　　為了改善全國(guó)晶體材料研究布局，1999年北京人工晶體研究與發(fā)展中心成立，隸屬中科院理化技術(shù)研究所。陳創(chuàng)天擔(dān)任北京人工晶體研究發(fā)展中心主任。

　　領(lǐng)先國(guó)際 震撼世界

　　在BBO、LBO晶體實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，陳創(chuàng)天和他的研究團(tuán)隊(duì)并沒有停止研究的步伐，他們針對(duì)這兩種晶體不能實(shí)現(xiàn)深紫外(指波長(zhǎng)短于200nm)倍頻光輸出的缺點(diǎn)，運(yùn)用分子工程學(xué)方法，于1990年發(fā)現(xiàn)了KBBF(KBe2BO3F2)晶體。此晶體的發(fā)現(xiàn)彌補(bǔ)了BBO和LBO兩種晶體不能實(shí)現(xiàn)深紫外倍頻光輸出的缺點(diǎn)，從而使得非線性光學(xué)晶體推向了深紫外波段。然而，KBBF晶體具有嚴(yán)重的層狀習(xí)性，晶體在Z方向不易長(zhǎng)厚。

　　從2001年開始，陳創(chuàng)天研究組和山東大學(xué)晶體所蔣民華院士研究組合作，在KBBF單晶生長(zhǎng)技術(shù)上獲得突破，隨后陳創(chuàng)天研究組進(jìn)一步同中科院物理所許祖彥院士研究組合作，首次提出KBBF棱鏡耦合技術(shù)，并制作成功光接觸KBBF-CaF2棱鏡耦合倍頻器件，從而克服了KBBF晶體沿Z方向不易長(zhǎng)厚的缺點(diǎn)。此項(xiàng)專利技術(shù)已獲得中、美、日三國(guó)專利權(quán)，美國(guó)直到2016年才掌握KBBF晶體的相關(guān)技術(shù)。

　　在此基礎(chǔ)上，陳創(chuàng)天帶領(lǐng)研究組又與東京大學(xué)物性所Watanabe教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組合作，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了Nd:YVO4激光的六倍頻諧波光輸出，初步滿足了科學(xué)家為建造一臺(tái)超高分辨率光電子能譜儀所需要的激光光源。

　　福晶科技生產(chǎn)的 Nd:YVO4 激光晶體

　　隨后，他們進(jìn)一步利用日方的光電子發(fā)射接收技術(shù)和瑞典Scienta公司半球光電子能譜分析儀，成功地建造了分辨率達(dá)到國(guó)際最高的能譜儀。

　　2006年底，中國(guó)科學(xué)院物理研究所和理化所合作，使用KBBF棱鏡耦合器件，進(jìn)一步研制成功超高分辨角分辨光電子能譜儀，能同時(shí)高精度的測(cè)量電子在固體中的能量和動(dòng)量，這進(jìn)一步增強(qiáng)了激光超高分辨率光電子能譜儀對(duì)研究高溫超導(dǎo)體和其他固體中電子奇異特性的功能。這一重大科研成果引起了世界同行的高度關(guān)注。美國(guó)幾家重要研究實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)，例如IBM公司、斯坦福大學(xué)，布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)等都已向中科院來函，要求提供KBBF棱鏡耦合器件。

　　2013年，陳創(chuàng)天院士與東京大學(xué)物性所繼續(xù)合作，使用直接倍頻方法，獲得了狹帶寬穩(wěn)定的W級(jí)193nm平均功率輸出。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果的取得，將對(duì)未來激光能譜儀的發(fā)展、光刻技術(shù)、激光精密加工、生物基因工程的發(fā)展起到非常重要的作用，是我國(guó)在無機(jī)非線性光學(xué)晶體領(lǐng)域繼續(xù)保持國(guó)際領(lǐng)先水平的重要保證。

　　研究領(lǐng)域

　　陳創(chuàng)天院士的主要研究領(lǐng)域是光電功能晶體材料。光電功能晶體是光電子技術(shù)領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)材料。利用光電功能晶體能對(duì)光波進(jìn)行頻率、偏振、幅度等調(diào)控，被稱為“光學(xué)半導(dǎo)體”。這類晶體在信息、激光高技術(shù)、醫(yī)療、國(guó)防等領(lǐng)域有重大應(yīng)用價(jià)值。

　　陳創(chuàng)天院士在光電功能晶體材料研究領(lǐng)域的主要研究?jī)?nèi)容包括：

　　1.晶體材料結(jié)構(gòu)與性能研究;

　　2.功能晶體材料的分子設(shè)計(jì);

　　3.新型非線性光學(xué)和電-光材料探索與生長(zhǎng);

　　4.晶體光學(xué)性能測(cè)試與器件設(shè)計(jì)研究;

　　5.非線性光學(xué)晶體的應(yīng)用。

　　參與科研項(xiàng)目

　　1.國(guó)家“973”計(jì)劃項(xiàng)目(2006-2010)“光電功能晶體結(jié)構(gòu)性能、分子設(shè)計(jì)、微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制備過程的研究”，課題負(fù)責(zé)人。

　　2.“深紫外全固激光源前沿裝備自主研制工程”重大專項(xiàng)項(xiàng)目(2006-2009)，首席科學(xué)家。

　　所獲榮譽(yù)回顧

　　BBO晶體獲1986年度中科院科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)，LBO晶體獲1990年度中科院發(fā)明一等獎(jiǎng)，1991年度國(guó)家發(fā)明一等獎(jiǎng)。BBO、LBO晶體還分別于1987、1989年獲美國(guó)光電子產(chǎn)業(yè)界頒發(fā)的十大光電子產(chǎn)品獎(jiǎng)。1989年獲得首屆陳嘉庚物質(zhì)科學(xué)獎(jiǎng)。陳創(chuàng)天院士本人也先后獲得1987年度第三世界科學(xué)院化學(xué)獎(jiǎng)，1990年激光集錦(Laser Focus World)雜志頒發(fā)的工業(yè)技術(shù)成就獎(jiǎng)。

　　Ti:Sapphire激光的4倍頻、5倍頻輸出和Nd:YVO4激光的6倍頻輸出的成功應(yīng)用，使得他和合作者一起獲得2007年度求是基金會(huì)頒發(fā)的求是杰出科技成就集體獎(jiǎng)。

　　2013年8月14日，陳創(chuàng)天院士獲得國(guó)際晶體生長(zhǎng)協(xié)會(huì)最高獎(jiǎng)之一——Laudise獎(jiǎng)。這是中國(guó)科學(xué)家獲得的首個(gè)國(guó)際晶體生長(zhǎng)協(xié)會(huì)最高獎(jiǎng)。