2004年，美國的一個(gè)激光專業(yè)雜志上說：“第四代光存儲(chǔ)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)要等中國的晶體。”

　　這個(gè)預(yù)言立足于一個(gè)現(xiàn)實(shí)――在人工晶體研究方面，中國走在世界前列。山東大學(xué)晶體所則一直是中國人工晶體研究“軍團(tuán)”的中堅(jiān)。

　　美麗晶體種出來

　　1982年，山東大學(xué)晶體所所長蔣民華赴美學(xué)術(shù)交流。聽先期赴美的國內(nèi)同行講到，他在研究中使用了美國剛研究出的晶體，性能很好。美國老板說，這種晶體非常昂貴，是“戰(zhàn)略物資”，即使摔碎了，也要把碎片搜集起來上交。這個(gè)晶體就是KTP（磷酸氧鈦鉀）。

　　KTP晶體是一種新型高效非線性光學(xué)材料，具有非常優(yōu)異的性能，在激光醫(yī)療、激光加工、水下通訊、光盤和非線性光學(xué)等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。美國政府把KTP晶體作為高度保密的高技術(shù)產(chǎn)品，嚴(yán)格限制對社會(huì)主義國家出口。

　　蔣民華決心要攻下這個(gè)難關(guān)。

　　當(dāng)時(shí)，在晶體學(xué)界蔣民華已經(jīng)揚(yáng)名立萬。

　　1956年，山東大學(xué)派剛畢業(yè)不久的蔣民華到我國晶體研究先驅(qū)盧嘉錫教授那里學(xué)習(xí)?？梢哉f，以盧嘉錫教授為主導(dǎo)的廈門培訓(xùn)班培養(yǎng)了中國晶體研究的“黃埔一期”。從此，蔣民華便與晶體研究結(jié)下了不解之緣。

　　從廈門歸來，耳邊仿佛還回響著前線槍炮的余音，當(dāng)時(shí)我國海軍初建，急需制備聲納的功能晶體材料酒石酸鉀鈉（KNT）晶體。盡管沒資料可查，也無前人經(jīng)驗(yàn)可借鑒，蔣民華與同事們牛刀小試竟在短期內(nèi)生長了重達(dá)近十公斤的大晶體。接著，他們又開始了另一種壓電晶體ADP的生長。經(jīng)歷了無數(shù)次討論、試驗(yàn)和失敗，終于迎來了新晶體生長的成功。經(jīng)水下現(xiàn)場測試，ADP不僅完全適應(yīng)我國水域，而且各項(xiàng)性能指標(biāo)多優(yōu)于KNT。為此，國家經(jīng)委、計(jì)委、科委在1963年聯(lián)合授予ADP大晶體國家工業(yè)新產(chǎn)品二等獎(jiǎng)，這是當(dāng)時(shí)山東大學(xué)獲得的第一個(gè)科技獎(jiǎng)項(xiàng)。

　　從美國回來后，蔣民華抽調(diào)骨干組成了課題組。美國人用水熱法生長KTP，要求達(dá)到3000大氣壓和800℃的溫度，相關(guān)設(shè)備十分昂貴。上世紀(jì)80年代初，有錢也沒處買設(shè)備，何況根本沒錢。他們“土法上馬”，在晶體所的院子里挖了一個(gè)大坑，把裝置半埋地下，但一天夜里，裝置突然爆炸了，還好旁邊剛好沒人。這種土裝置不可能達(dá)到理想的壓力水平，用水熱法看來行不通。

　　水熱法還有一個(gè)缺點(diǎn)，就是晶體生長極慢，半年只能長出幾個(gè)毫米。蔣民華與晶體生長能手劉耀崗教授商量，決定采用熔鹽法。從理論上來講，任何晶體都可以用這種方法生長，關(guān)鍵在于找到一種合適的助熔劑，蔣民華確定以此為主攻方向。方向?qū)α祟^，接下來的工作很快見了成效，1984年下半年晶體長大了，這是中國人在國際上壅找到了生長KTP的新方法。在1985年組織的鑒定會(huì)上，專家們一致認(rèn)為這是國際領(lǐng)先的成果。要知道，當(dāng)時(shí)一塊3毫米見方的KTP樣品就可以換半公斤白金。

　　蔣民華決定規(guī)模生產(chǎn)KTP。他們借款100萬元，當(dāng)年就搞起了小規(guī)模生產(chǎn)。蔣民華親自聯(lián)系外商，親自到廣交會(huì)談判。熔鹽法使KTP成本大大降低，第一批訂貨就達(dá)30多萬美元。蔣民華團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)了中國高技術(shù)產(chǎn)品向西方工業(yè)國家出口的先河?！度嗣袢請?bào)》對此報(bào)道：“記者特意到展臺(tái)前看了蔣教授的KTP晶體――一片極小的晶體，大不過指甲蓋，薄不過一張紙，出口賣一萬美金，同等體積的黃金也值不了這么許多。”

　　1987年，美國賣到我國一臺(tái)激光器，附加條件是其中的KTP不能賣給中國。當(dāng)時(shí)正好在美國的中國晶體專家陳創(chuàng)天笑著對美國人說：“現(xiàn)在中國長的KTP比你們的好多了！”美國人只好笑說：“這是美國國務(wù)院的官僚主義！”

　　如今，山東大學(xué)晶體所的這項(xiàng)技術(shù)已在山東各地開花結(jié)果，歷經(jīng)20余年而不衰。

       中國晶體的成功秘訣

　　歷史分期上那些耳熟能詳?shù)拿~，如“石器時(shí)代”、“青銅器時(shí)代”、“鐵器時(shí)代”等，都是按對材料的使用命名的，可見人類發(fā)展的歷史就是一部人類對材料的使用發(fā)展史。如今，人工晶體在方方面面影響了當(dāng)代生活，從石英手表、激光應(yīng)用、照明到信息存儲(chǔ)、集成電路等都用到人工晶體。

　　非線性光學(xué)晶體的一個(gè)重要性能是改變激光的波長。物理學(xué)規(guī)律告訴我們，波長每縮短一倍，存儲(chǔ)的密度就會(huì)增加4倍。隨著集成電路器件密度增加，器件的線度越來越小，隨之制作集成電路的光刻技術(shù)要求光的波長越來越短。利用非線性光學(xué)晶體的倍頻效應(yīng)是產(chǎn)生短波長的重要方法。

　　現(xiàn)在用的最多的非線性光學(xué)晶體是BBO、LBO和KTP。前兩種是中國發(fā)明的“中國晶”，第三種是美國杜邦公司發(fā)明的，但是在山東大學(xué)“長”出來的。這里面都有中國人原創(chuàng)性的工作。

　　其實(shí)，早在1986年，美國國家基金會(huì)、能源部等聯(lián)合召開的非線性光學(xué)晶體研討會(huì)，主題為“為什么十多年來優(yōu)秀的非線性光學(xué)晶體都是中國人和歐洲人發(fā)明的”。他們得出結(jié)論，一是中國人在此領(lǐng)域有長達(dá)數(shù)十年的堅(jiān)持，另一個(gè)原因就是團(tuán)結(jié)協(xié)作。

　　“中國晶”又一次成功擴(kuò)容時(shí)，中國人團(tuán)結(jié)協(xié)作的優(yōu)勢再次發(fā)揮了莫大的威力。KBBF族晶體是我國繼發(fā)現(xiàn)BBO、LBO晶體后的第3個(gè)中國牌非線性光學(xué)晶體，也是中國首個(gè)對西方發(fā)達(dá)國家實(shí)行技術(shù)禁運(yùn)的產(chǎn)品。1990年，陳創(chuàng)天團(tuán)隊(duì)依據(jù)他們獨(dú)創(chuàng)的理論，發(fā)現(xiàn)了KBBF。但是KBBF具有類似云母的層狀特性，成核很難，長大就更難。陳創(chuàng)天請蔣民華團(tuán)隊(duì)介入KBBF的生長，蔣民華團(tuán)隊(duì)多次實(shí)驗(yàn)之后終于長成了較大尺寸透明的單晶。中科院物理所許祖彥團(tuán)隊(duì)對單晶作了評(píng)估和測試。測試結(jié)果又反饋到生長研究組，反復(fù)改進(jìn)工藝后才得到了比較理想的晶體。這一協(xié)作鏈條中，缺一不可。國際上對KBBF很看好，認(rèn)為它是第四代光存儲(chǔ)優(yōu)選材料，也有可能成為新一代光刻系統(tǒng)中準(zhǔn)直部分的優(yōu)選光源。

　　KBBF很可能就是第四代光儲(chǔ)技術(shù)等待著的那個(gè)“中國晶”。

　　晶體也是一種文化

　　科研的最終目的是對人類生活有所助益，因此，為使成果盡快轉(zhuǎn)化，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合是國際上公認(rèn)的模式。而蔣民華在教授言商時(shí)代就開始考慮產(chǎn)學(xué)研如何結(jié)合的問題。

　　科學(xué)家，特別是作為領(lǐng)軍人物的科學(xué)家，不僅要能作出獨(dú)創(chuàng)性的工作，更重要的是能夠站在更高的立足點(diǎn)上，對學(xué)科發(fā)展作出正確預(yù)判。作為我國863計(jì)劃新材料領(lǐng)域第三任首席科學(xué)家，從上世紀(jì)八十年代開始，蔣民華對晶體材料研究方向、產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷作出富有戰(zhàn)略性的前瞻。#p#分頁標(biāo)題#e#

　　1983年他在晶體材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究方向上加上了“低維材料的制備及研究”這一和半導(dǎo)體密切相關(guān)的項(xiàng)目。在此導(dǎo)向下，他們承擔(dān)的國家產(chǎn)業(yè)化前期關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)重大項(xiàng)目“半導(dǎo)體發(fā)光器件外延工藝和管芯技術(shù)”于2002年4月通過國家驗(yàn)收。我國半導(dǎo)體發(fā)光器件終于有了“中國芯”。

　　2010年5月，蔣民華院士在手術(shù)后3個(gè)多月用顫抖的手寫下了他對山大晶體事業(yè)發(fā)展的規(guī)劃：“朝向一個(gè)長遠(yuǎn)的大目標(biāo)，使山東大學(xué)的晶體研究成為中國特色，世界一流；建設(shè)兩個(gè)國家級(jí)大型平臺(tái)：晶體材料國家實(shí)驗(yàn)室、全固態(tài)激光國家工程實(shí)驗(yàn)室；夯實(shí)三個(gè)重點(diǎn)學(xué)科：材料科學(xué)與工程、凝聚態(tài)物理、光學(xué)工程。”

　　可以告慰蔣民華院士的是，晶體所正在努力實(shí)現(xiàn)著他的規(guī)劃：許東等開發(fā)的氧化鋯纖維已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；陶緒堂等在自主研制的晶體生長設(shè)備上，制備了大尺寸激光晶體釓鎵石榴石和新的紅外非線性及壓電晶體，相關(guān)成果今年亮相于“十一五”國家重大成就展；徐現(xiàn)剛、胡小波等在以碳化硅為代表的半導(dǎo)體單晶生長研究方面已在國內(nèi)乃至國際有了較大影響；蔣民華的同輩朋友王克明院士、梅良模教授老當(dāng)益壯，正帶領(lǐng)著團(tuán)隊(duì)在離子注入光波導(dǎo)和薄膜材料領(lǐng)域精耕細(xì)作……

　　山東大學(xué)晶體所以優(yōu)秀成果證明，他們在產(chǎn)學(xué)研結(jié)合上找到了完美的“聯(lián)姻”方式。

　　蔣民華院士生前深情地總結(jié)：“晶體不僅是一種科學(xué)，還是一種文化。我們做人，要像晶體一樣，坦白、光明磊落、表里如一，德才兼?zhèn)?、全面發(fā)展，培育人要像培育晶體一樣，出成果出人才相輔相成。晶體的排序是有序穩(wěn)定的，它是個(gè)和諧的群體。所以我也跟我的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成員說，你們要成為像晶體一樣的團(tuán)結(jié)和諧的群體。”