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功能晶体材料及制备技术探索和研究

该方向研究工作包括激光晶体、非线性光学晶体、热释电晶体、压电晶体、激光自倍频晶体、电光晶体、半导体晶体等多种新功能晶体材料的探索,以及新的晶体生长方法、生长技术的研究。新功能晶体的研究和探索是晶体材料国家重点实验室的一个重要基础,其特色是根据晶体工程学与分子工程学的思想,从研究晶体微观基元、结构和宏观性能之间的关系入手,进行晶体材料的分子设计和材料设计,特别注重微观与宏观的结合、有机与无机的结合,同时根据功能性质的复合与交叉来设计、探索和制备新的功能晶体材料,逐步建立完整的新功能材料探索体系。对于现存的具有实用意义的功能晶体,针对其不足之处,按照晶体化学的基本原理,采用基元取代、掺杂、结构与性能复合等方法予以优化;另一方面,按照晶体物理的基本原理设计和探索其新的应用,从而使其成为新的功能晶体。体块单晶的制备是晶体生长和应用的基础,近年来,新兴光电子高技术产业对晶体材料的要求越来越高,单晶生长在向更大、更完整和更难驾驭的方向发展,生长高质量的大单晶是晶体生长的高技术,因此晶体材料制备技术发展特别是探索生长高质量大单晶的新技术也是本研究方向的一个重要内容。半导体晶体是晶体材料的重要组成部分,国家重点实验室从成立初期就开辟的这一方面的研究工作,目前已从第二代半导体扩展到第三代半导体,立足前沿,跨越发展,打破了晶体和半导体在我国历史条件下形成的长期分道扬镳的格局。 本方向长期以来坚持以国家经济建设和国防建设的重大需求为目标,从事新功能晶体的设计、探索和制备技术研究,旨在提供具有使用价值的功能晶体材料、发展新的晶体生长方法和工艺以及解决关键性技术问题。通过不断摸索晶体生长过程中的各种参数对晶体生长与晶体质量的影响,进一步优化现有的生长技术,并在此基础上积极探索晶体生长的新方法、新技术。此外,随着科学技术的发展,晶体材料也由传统的人工晶体向人工周期性微结构方向发展,实验室也有选择的开拓了光子晶体设计与制备方面的探索研究。本方向的近、中期目标是:完成惯性约束激光核聚变用优质大KDP晶体生长和大尺寸半导体SiC单晶等重要晶体制备的关键新技术的研究;开展化学计量比铌酸锂、新型激光晶体、非线性光学晶体、场致发光及其它复合晶体的研究;进一步探索具有强双光子吸收效应的新材料体系,发展基于强双光子吸收的光子晶体微制作技术;在长期积累的有机/无机复合的功能晶体材料研究基础上,重点探索具有高迁移率、快速响应的新材料新器件;发展半有机三阶非线性光学材料,形成特色,不断拓宽新功能晶体材料探索领域。 

 
 
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