紀念陳創(chuàng)天院士：讓中國牌晶體譽享全球 KBBF晶體領(lǐng)先美國15年

　　1986年BBO晶體獲中科院科技進步特等獎，LBO晶體獲1990年中科院發(fā)明一等獎，1991年國家發(fā)明一等獎。BBO、LBO晶體還分別于1987、1989年獲美國光電子產(chǎn)業(yè)界頒發(fā)的十大光電子產(chǎn)品獎。陳創(chuàng)天也先后獲得1987年第三世界科學院化學獎和1990年Laser Focus World《激光集錦》雜志頒發(fā)的工業(yè)技術(shù)成就獎。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)用價值的三個非線性光學晶體中的兩個。

　　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)進行產(chǎn)業(yè)化。由于BBO發(fā)表于1984年，但1985年我國才有了專利法，因此LBO才有專利，也是我國第一個有自主知識產(chǎn)權(quán)的非線性光學晶體。1988年，中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所批準成立中科院福建晶體技術(shù)開發(fā)公司，這是國內(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份額的80%。

　　為了改善全國晶體材料研究布局，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)天擔任北京人工晶體研究發(fā)展中心主任。

　　領(lǐng)先國際 震撼世界

　　在BBO、LBO晶體實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，陳創(chuàng)天和他的研究團隊并沒有停止研究的步伐，他們針對這兩種晶體不能實現(xiàn)深紫外(指波長短于200nm)倍頻光輸出的缺點，運用分子工程學方法，于1990年發(fā)現(xiàn)了KBBF(KBe2BO3F2)晶體。此晶體的發(fā)現(xiàn)彌補了BBO和LBO兩種晶體不能實現(xiàn)深紫外倍頻光輸出的缺點，從而使得非線性光學晶體推向了深紫外波段。然而，KBBF晶體具有嚴重的層狀習性，晶體在Z方向不易長厚。

　　從2001年開始，陳創(chuàng)天研究組和山東大學晶體所蔣民華院士研究組合作，在KBBF單晶生長技術(shù)上獲得突破，隨后陳創(chuàng)天研究組進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方向不易長厚的缺點。此項專利技術(shù)已獲得中、美、日三國專利權(quán)，美國直到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物性所Watanabe教授領(lǐng)導的研究組合作，在國際上首次實現(xiàn)了Nd:YVO4激光的六倍頻諧波光輸出，初步滿足了科學家為建造一臺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到國際最高的能譜儀。

　　2006年底，中國科學院物理研究所和理化所合作，使用KBBF棱鏡耦合器件，進一步研制成功超高分辨角分辨光電子能譜儀，能同時高精度的測量電子在固體中的能量和動量，這進一步增強了激光超高分辨率光電子能譜儀對研究高溫超導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。美國幾家重要研究實驗室和大學，例如IBM公司、斯坦福大學，布魯克海文國家實驗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193nm平均功率輸出。這些實驗結(jié)果的取得，將對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，是我國在無機非線性光學晶體領(lǐng)域繼續(xù)保持國際領(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光波進行頻率、偏振、幅度等調(diào)控，被稱為“光學半導體”。這類晶體在信息、激光高技術(shù)、醫(yī)療、國防等領(lǐng)域有重大應(yīng)用價值。

　　陳創(chuàng)天院士在光電功能晶體材料研究領(lǐng)域的主要研究內(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;

　　3.新型非線性光學和電-光材料探索與生長;

　　4.晶體光學性能測試與器件設(shè)計研究;

　　5.非線性光學晶體的應(yīng)用。

　　參與科研項目

　　1.國家“973”計劃項目(2006-2010)“光電功能晶體結(jié)構(gòu)性能、分子設(shè)計、微結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備過程的研究”，課題負責人。

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

　　所獲榮譽回顧

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

　　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年度求是基金會頒發(fā)的求是杰出科技成就集體獎。

　　2013年8月14日，陳創(chuàng)天院士獲得國際晶體生長協(xié)會最高獎之一——Laudise獎。這是中國科學家獲得的首個國際晶體生長協(xié)會最高獎。