中国功能晶体研究进展.pdfVIP

Research Advanced Materials and Materials Genome—Review 中国功能晶体研究进展 1 1 2 3 * 王继扬 ，于浩海 ，吴以成 ，Robert Boughton 摘要：功能晶体是现代科学技术发展的基础材料之一，在当前 激光是20 世纪四大发明之一，激光晶体是其核心和 信息时代发挥着重要和关键的作用。本文总结了若干功能晶体 物质基础，标志着激光器的发展历程。1960 年，Maiman 的研究进展，综述了中国功能晶体的现状及重大成就和重要应 以红宝石晶体 (Cr3+ :Al O ) 为激光介质，发明了首台激光 2 3 用，讨论了功能晶体面临的挑战和机遇，提出了可能的发展 器，标志着激光的产生[1]；20 世纪70 年代，掺钕钇铝石 方向。 榴石 (Nd:YAG) 激光晶体首次实现激光输出，推动了中高 功率激光的发展；20 世纪80 年代，钛宝石 (Ti:Al O ) 激光 2 3 关键词：功能材料，激光晶体，非线性光学晶体，闪烁晶体， 晶体的发展奠定了可调谐激光器 (范围为660~ 1100 nm) 和 弛豫型铁电晶体，半导体 超快、超强激光器的基础。20 世纪80 年代晚期，激光二 极管的商业化促进了全固态激光器的迅速发展；20 世纪 90 年代，掺钕钒酸钇 (Nd:YVO ) 晶体生长瓶颈的克服，促 1 引言 4 进了高效、紧凑全固态激光器和激光技术的广泛应用。 晶体是具有长程有序的固体材料，功能晶体是力、 通常情况下，一种激光器仅发射一种或数种具有特 热、电、磁、光、声等各种能量形式转化的媒介，是现 定波长的激光，不同的应用和需求需要不同波长的激光。 代科学技术发展的基础材料之一。例如，众所周知的宝 非线性光学晶体可通过非线性光学效应产生不同波长激 石——金刚石晶体由于其极高的硬度、优越的热学和电 光。非线性光学效应是指当激光通过非线性光学介质时， 导性能，掺杂后还有半导体性质，是一种优秀的功能晶 会诱发非线性光学介质的非线性极化，从而产生非线性 体；单晶硅是集成电路的基础，推动了计算机及其相关 谐波，如倍频、差频、和频、光参量振荡和光参量产生 技术的蓬勃发展，使人类进入了信息时代。功能晶体的 等。具有非线性光学效应的晶体称为非线性光学晶体。 人工制备始于1900年法国科研工作者生长人工红宝石 ( 刚 本文概述了中国功能晶体的必威体育精装版研究进展，涉及激 玉) 晶体用于制造手表轴承。人工晶体是针对特定需求而 光晶体、非线性光学晶体 (包括深紫外、可见、红外以及 专门生长的高纯度和高度完整性单晶体，在现代科学技 太赫兹波段等) 、闪烁晶体、弛豫铁电体和宽禁带半导体 术中，人工晶体起着关键作用。 晶体等，并讨论了可能的发展方向。 根据主要效应和应用，功能晶体可分成：激光晶体、 非线性光学晶体、电光晶体、压电晶体、热释电晶体和 2 功能晶体现状 闪烁晶体等。此外，大多数半导体晶也具有功能效应， 属于功能晶体。目前，功能晶体在众多先进光电子和微 2.1 激光晶体 电子设备起到了不