我國的人造金剛石年產(chǎn)量世界第一，人造石英年產(chǎn)量世界第二，釩酸釔的年產(chǎn)量占世界三分之一,。目前,，雖是生產(chǎn)大國,，卻不算無機(jī)非金屬人工晶體生產(chǎn)強(qiáng)國，面對高速發(fā)展的機(jī)遇，人工晶體產(chǎn)業(yè)應(yīng)如何參與國際競爭。中國工程院院士沈德忠認(rèn)為———
人工晶體是我國在國際高科技中占有優(yōu)勢的少數(shù)幾個(gè)領(lǐng)域之一,。雖然人工晶體的年產(chǎn)值不可能像石油和鋼鐵那么大，但是它在國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)中所起的作用是不可取代的,。隨著世界信息化浪潮的迅猛發(fā)展和光電子技術(shù)的廣泛采用,，國內(nèi)外對人工晶體的需求激增。那么,，我國的人工晶體有何優(yōu)勢,？這些優(yōu)勢應(yīng)如何發(fā)揮？人工晶體的產(chǎn)業(yè)面臨著什么樣的挑戰(zhàn),？帶著這些問題,，記者采訪了我國著名的人工晶體專家,、中國工程院院士沈德忠,。
我國人工晶體的優(yōu)勢
我國從上世紀(jì)五十年代就開始研究人工晶體。歷年來在國家攻關(guān)計(jì)劃,，863,、973計(jì)劃，自然科學(xué)基金的支持下,，全國幾十家科研單位,，高等院校開展關(guān)激光晶體、非線性光學(xué)晶體,、閃爍晶體,、光折變晶體、壓電,、聲光,、電光、磁光調(diào)制晶體,、超硬晶體,、寶石晶體以及光學(xué)晶體等無機(jī)非金屬晶體的研究。盡管研究經(jīng)費(fèi)的投入比國外低得多，又經(jīng)歷多次政治運(yùn)動(dòng),，但相關(guān)研究人員充分發(fā)揮中國人特有的吃苦耐勞,、心靈手巧的優(yōu)點(diǎn)，在無機(jī)非金屬人工晶體領(lǐng)域做出了世界矚目的優(yōu)異成績,。
中科院物構(gòu)所發(fā)明的BBO（偏硼酸鋇）,、LBO（三硼酸鋁）晶體，開創(chuàng)了激光紫外倍頻的新紀(jì)元,，打破了新型非線性晶體都是外國人發(fā)明的局面,；人工晶體研究所和山東大學(xué)各自獨(dú)立研創(chuàng)的熔劑法生長KTP的技術(shù)，成功的生長出大尺寸,、高光學(xué)質(zhì)量,、低成本的KTP（磷酸氧鈦鉀）單晶，不僅打破了美國對該晶體的壟斷和對我國的禁運(yùn),，而且美國杜邦公司還反過來從我國購買大Z截面的KTP晶體（美國生長KTP的水熱法長不出大Z截面的單晶）,。由于熔劑法KTP的制備成本低，價(jià)格便宜,，很快就使KTP激光器件在全世界得到普遍應(yīng)用,，推動(dòng)了激光技術(shù)的發(fā)展。
上海硅酸所研究的閃爍晶體BGO（鍺酸鉍）,，在歐洲核子中心為建造新型高能離子顯示靶而在國際范圍招標(biāo)中,，擊敗國際三強(qiáng)而一舉奪標(biāo)。為該中心提供了上千公斤的高質(zhì)量BGO大單晶,，不但賺取了大量外匯,，而且大大提高了我國人工晶體在國際上的聲譽(yù)；南開大學(xué)和209所研制的摻鎂LN（鈮酸鋰）,，大幅度提高了LN的抗激光損傷能力,，被國際上譽(yù)為“中國之星”；中科院物理所研究的BT（鈦酸銀）光折變晶體,，一直是國際上光折變研究的熱銷晶品,；電子部十一所研制的Nd：YAG（釔鋁石榴石）是國內(nèi)質(zhì)量最好的激光晶體，而且出口伊朗,；上海光機(jī)所用溫梯法制備的摻鈦藍(lán)寶石,，摻雜濃度高，效率高,，也對外出口……由于我國在無機(jī)非金屬晶體方面取得的優(yōu)異成績,，在國際上造成很大反響，將我國研究出產(chǎn)的晶體稱為“中國牌晶體”,，在一段時(shí)期內(nèi)爭相購買,。
產(chǎn)業(yè)規(guī)模日漸擴(kuò)大
研制的成果必須要投入生產(chǎn)才能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益,，國內(nèi)人工晶體產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)況如何？沈院士介紹道：我國現(xiàn)已形成每年數(shù)十億人民幣產(chǎn)值的晶體產(chǎn)業(yè),，而且每年還以20％的速度在增長,。因此，整個(gè)生產(chǎn)狀況還是很好的以水晶為例,，我國現(xiàn)在年產(chǎn)量約為1500噸左右,，目前國內(nèi)有江西平板玻璃廠、浙江水晶廠,、北京人工晶體研究所等30余家企業(yè)生產(chǎn)水晶,。我國生產(chǎn)的水晶不但可滿足國內(nèi)需求，還有大量出口,。我國生產(chǎn)的BBO,、LBO、KTP,、KN,、AL2O3、Nd：YAG,、LN等晶體也遠(yuǎn)銷美,、日、歐等10多個(gè)國家和地區(qū),，獲得好評,。國內(nèi)的批量生產(chǎn)單位有：北京人工晶體研究所，山東大學(xué)晶體材料研究所,，福建晶體技術(shù)開發(fā)公司電子部1189,、26、209所,，中科院物理所,，安徽光機(jī)所等等。但是,，如果我國“十五”期間沒有形成較大規(guī)模的生產(chǎn)能力，不加大投入力度,、提高制造技術(shù),，我們的優(yōu)勢和市場將丟失。
當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)
上述成績多半是在“八五”之前取得的,�,！鞍宋濉敝螅�863“九五”期間,，就不再設(shè)“人工晶體”專題,，而將人工晶體歸并在“光電子材料”專題，這對我國人工晶體的發(fā)展不無影響。在此期間,，國外研制出不少新型非線性晶體,，如日本的CLBO（硼酸鋰銫），法國的YCOB（硼酸氧鈣釔）,，法國的BiBO（硼酸鉍）,；美國研制成功用于157nm紫外光刻設(shè)備的光學(xué)晶體氟化鈣，在157nm處有高透過率,、極小的應(yīng)力雙折射,、極小的波前畸變，申請了五十余項(xiàng)專利,；而國內(nèi)就顯得相對滯后,。
在晶體器件加工方面，我國本來就比較落后,。國內(nèi)切,、磨、拋,、鍍加工好的,、尺寸約4×4×10mm3的BBO倍頻器，四千多美元賣給美國人,，美國人買去后重新加工,，重新鍍膜然后以四萬美元的高價(jià)賣給日本人。據(jù)中科院人工晶體研發(fā)中心陳創(chuàng)天先生介紹,，這些年來,，切、磨,、拋加工技術(shù)有很大提高,，但鍍膜技術(shù)還是不行，主要表現(xiàn)在膜的激光損傷性能低,。盡管所用的鍍膜設(shè)備全都是國外進(jìn)口,、而且是最先進(jìn)的設(shè)備，鍍出的膜的質(zhì)量還是提不高,。由此而造成的后果就是客戶流失,，原來購買我國BBO、LBO晶體的許多用戶,，現(xiàn)在都轉(zhuǎn)而購買以色列,、立陶宛出產(chǎn)的BBO、LBO,。
如何保持優(yōu)勢
如何保持我國在人工晶體領(lǐng)域的優(yōu)勢,？對此,，沈院士提出了自己的一些建議：第一，加強(qiáng)人工晶體的基礎(chǔ)研究,，努力研創(chuàng)新型人工晶體,，改造成熟晶體，開拓其應(yīng)用領(lǐng)域,。863計(jì)劃中是否要恢復(fù)“人工晶體”專題,，值得探討。第二,，加強(qiáng)人工晶體器件制備相關(guān)的技術(shù)研究,，特別是鍍膜技術(shù)的研究。第三,，國家應(yīng)該從政策和資金上對骨干企業(yè)及重點(diǎn)項(xiàng)目給予更大的支持,。加快以具有自主知識產(chǎn)權(quán)的企業(yè)的發(fā)展步伐。第四,，加強(qiáng)人工晶體配套的原材料和專用儀器設(shè)備等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，以穩(wěn)定晶體生長工藝，降低人工晶體的成本,，提高產(chǎn)品的市場競爭力,，逐步完善人工晶體的體系。第五,、推動(dòng)國有骨干企業(yè)的改革,，充分調(diào)動(dòng)職工的積極性。
人工晶體是我國在國際高科技中占有優(yōu)勢的少數(shù)幾個(gè)領(lǐng)域之一,。雖然人工晶體的年產(chǎn)值不可能像石油和鋼鐵那么大，但是它在國防建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)中所起的作用是不可取代的,。隨著世界信息化浪潮的迅猛發(fā)展和光電子技術(shù)的廣泛采用,，國內(nèi)外對人工晶體的需求激增。那么,，我國的人工晶體有何優(yōu)勢,？這些優(yōu)勢應(yīng)如何發(fā)揮？人工晶體的產(chǎn)業(yè)面臨著什么樣的挑戰(zhàn),？帶著這些問題,，記者采訪了我國著名的人工晶體專家,、中國工程院院士沈德忠,。
我國人工晶體的優(yōu)勢
我國從上世紀(jì)五十年代就開始研究人工晶體。歷年來在國家攻關(guān)計(jì)劃,，863,、973計(jì)劃，自然科學(xué)基金的支持下,，全國幾十家科研單位,，高等院校開展關(guān)激光晶體、非線性光學(xué)晶體,、閃爍晶體,、光折變晶體、壓電,、聲光,、電光、磁光調(diào)制晶體,、超硬晶體,、寶石晶體以及光學(xué)晶體等無機(jī)非金屬晶體的研究。盡管研究經(jīng)費(fèi)的投入比國外低得多，又經(jīng)歷多次政治運(yùn)動(dòng),，但相關(guān)研究人員充分發(fā)揮中國人特有的吃苦耐勞,、心靈手巧的優(yōu)點(diǎn)，在無機(jī)非金屬人工晶體領(lǐng)域做出了世界矚目的優(yōu)異成績,。
中科院物構(gòu)所發(fā)明的BBO（偏硼酸鋇）,、LBO（三硼酸鋁）晶體，開創(chuàng)了激光紫外倍頻的新紀(jì)元,，打破了新型非線性晶體都是外國人發(fā)明的局面,；人工晶體研究所和山東大學(xué)各自獨(dú)立研創(chuàng)的熔劑法生長KTP的技術(shù)，成功的生長出大尺寸,、高光學(xué)質(zhì)量,、低成本的KTP（磷酸氧鈦鉀）單晶，不僅打破了美國對該晶體的壟斷和對我國的禁運(yùn),，而且美國杜邦公司還反過來從我國購買大Z截面的KTP晶體（美國生長KTP的水熱法長不出大Z截面的單晶）,。由于熔劑法KTP的制備成本低，價(jià)格便宜,，很快就使KTP激光器件在全世界得到普遍應(yīng)用,，推動(dòng)了激光技術(shù)的發(fā)展。
上海硅酸所研究的閃爍晶體BGO（鍺酸鉍）,，在歐洲核子中心為建造新型高能離子顯示靶而在國際范圍招標(biāo)中,，擊敗國際三強(qiáng)而一舉奪標(biāo)。為該中心提供了上千公斤的高質(zhì)量BGO大單晶,，不但賺取了大量外匯,，而且大大提高了我國人工晶體在國際上的聲譽(yù)；南開大學(xué)和209所研制的摻鎂LN（鈮酸鋰）,，大幅度提高了LN的抗激光損傷能力,，被國際上譽(yù)為“中國之星”；中科院物理所研究的BT（鈦酸銀）光折變晶體,，一直是國際上光折變研究的熱銷晶品,；電子部十一所研制的Nd：YAG（釔鋁石榴石）是國內(nèi)質(zhì)量最好的激光晶體，而且出口伊朗,；上海光機(jī)所用溫梯法制備的摻鈦藍(lán)寶石,，摻雜濃度高，效率高,，也對外出口……由于我國在無機(jī)非金屬晶體方面取得的優(yōu)異成績,，在國際上造成很大反響，將我國研究出產(chǎn)的晶體稱為“中國牌晶體”,，在一段時(shí)期內(nèi)爭相購買,。
產(chǎn)業(yè)規(guī)模日漸擴(kuò)大
研制的成果必須要投入生產(chǎn)才能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益,，國內(nèi)人工晶體產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)況如何？沈院士介紹道：我國現(xiàn)已形成每年數(shù)十億人民幣產(chǎn)值的晶體產(chǎn)業(yè),，而且每年還以20％的速度在增長,。因此，整個(gè)生產(chǎn)狀況還是很好的以水晶為例,，我國現(xiàn)在年產(chǎn)量約為1500噸左右,，目前國內(nèi)有江西平板玻璃廠、浙江水晶廠,、北京人工晶體研究所等30余家企業(yè)生產(chǎn)水晶,。我國生產(chǎn)的水晶不但可滿足國內(nèi)需求，還有大量出口,。我國生產(chǎn)的BBO,、LBO、KTP,、KN,、AL2O3、Nd：YAG,、LN等晶體也遠(yuǎn)銷美,、日、歐等10多個(gè)國家和地區(qū),，獲得好評,。國內(nèi)的批量生產(chǎn)單位有：北京人工晶體研究所，山東大學(xué)晶體材料研究所,，福建晶體技術(shù)開發(fā)公司電子部1189,、26、209所,，中科院物理所,，安徽光機(jī)所等等。但是,，如果我國“十五”期間沒有形成較大規(guī)模的生產(chǎn)能力，不加大投入力度,、提高制造技術(shù),，我們的優(yōu)勢和市場將丟失。
當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)
上述成績多半是在“八五”之前取得的,�,！鞍宋濉敝螅�863“九五”期間,，就不再設(shè)“人工晶體”專題,，而將人工晶體歸并在“光電子材料”專題，這對我國人工晶體的發(fā)展不無影響。在此期間,，國外研制出不少新型非線性晶體,，如日本的CLBO（硼酸鋰銫），法國的YCOB（硼酸氧鈣釔）,，法國的BiBO（硼酸鉍）,；美國研制成功用于157nm紫外光刻設(shè)備的光學(xué)晶體氟化鈣，在157nm處有高透過率,、極小的應(yīng)力雙折射,、極小的波前畸變，申請了五十余項(xiàng)專利,；而國內(nèi)就顯得相對滯后,。
在晶體器件加工方面，我國本來就比較落后,。國內(nèi)切,、磨、拋,、鍍加工好的,、尺寸約4×4×10mm3的BBO倍頻器，四千多美元賣給美國人,，美國人買去后重新加工,，重新鍍膜然后以四萬美元的高價(jià)賣給日本人。據(jù)中科院人工晶體研發(fā)中心陳創(chuàng)天先生介紹,，這些年來,，切、磨,、拋加工技術(shù)有很大提高,，但鍍膜技術(shù)還是不行，主要表現(xiàn)在膜的激光損傷性能低,。盡管所用的鍍膜設(shè)備全都是國外進(jìn)口,、而且是最先進(jìn)的設(shè)備，鍍出的膜的質(zhì)量還是提不高,。由此而造成的后果就是客戶流失,，原來購買我國BBO、LBO晶體的許多用戶,，現(xiàn)在都轉(zhuǎn)而購買以色列,、立陶宛出產(chǎn)的BBO、LBO,。
如何保持優(yōu)勢
如何保持我國在人工晶體領(lǐng)域的優(yōu)勢,？對此,，沈院士提出了自己的一些建議：第一，加強(qiáng)人工晶體的基礎(chǔ)研究,，努力研創(chuàng)新型人工晶體,，改造成熟晶體，開拓其應(yīng)用領(lǐng)域,。863計(jì)劃中是否要恢復(fù)“人工晶體”專題,，值得探討。第二,，加強(qiáng)人工晶體器件制備相關(guān)的技術(shù)研究,，特別是鍍膜技術(shù)的研究。第三,，國家應(yīng)該從政策和資金上對骨干企業(yè)及重點(diǎn)項(xiàng)目給予更大的支持,。加快以具有自主知識產(chǎn)權(quán)的企業(yè)的發(fā)展步伐。第四,，加強(qiáng)人工晶體配套的原材料和專用儀器設(shè)備等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,，以穩(wěn)定晶體生長工藝，降低人工晶體的成本,，提高產(chǎn)品的市場競爭力,，逐步完善人工晶體的體系。第五,、推動(dòng)國有骨干企業(yè)的改革,，充分調(diào)動(dòng)職工的積極性。
