山东大学晶体材料研究院（晶体材料国家重点实验室）简介
晶体材料国家重点实验室简介
晶体材料国家重点实验室是我国首批建设的十个国家重点实验室之一，1984年获准在山东大学晶体材料研究所的基础上建设，1987年通过验收并正式对外开放，创始人为我国著名材料学家、中国科学院院士蒋民华先生。实验室以打造国家战略科技力量为目标，秉承“需求牵引，单晶为本，敬业团结，育晶育人”的建设宗旨，以功能晶体材料和器件为研究重点，在满足国家重大需求中不断成长，为我国军民高新领域提供了关键核心光电材料保障，先后于1990、1997、2003、2008年四次国家重点实验室评估中获评优秀，并于2013免评（优秀）。2017年，被李克强同志评价为“国家的宝贝”。 Q1+8EQ8=,Ts1.9S
实验室依托山东大学材料科学与工程、物理学、化学、电子科学与技术、临床医学等一级学科，并与光学、环境、生命、信息等学科交叉融合，在高端科研平台建设、科学研究、创新人才培养、高水平团队建设、“111”引智基地、国际交流合作等诸多方面为山东大学的重点优势学科发展提供了强有力的支撑，是山东大学的多学科交叉和科学研究的学术高地。 F4.6WE6?6AO,:,A
目前实验室有院士1人，长江学者、国家杰青、海外高层次人才等国家级杰出人才20人次，“四青”等国家级优秀青年人才17人次，山东省泰山学者/杰出青年等省部级人才34人次，已发展成我国晶体领域的创新人才聚集高地。同时，作为高层次人才辐射基地，实验室培养了大量优秀人才，10余名毕业生获得国家高层次人才称号，为我国晶体材料及其相关领域的科技发展提供了源源不断的“源动力”。 U1~,gP9:1BG9!,o
实验室多年来坚持以晶体材料的基础理论突破为源头，致力于光电功能晶体研究的新理论、新方法、新技术及新装备研究和研制，实现了多项“0”到“1”的突破，解决了多种“卡脖子”关键晶体材料的生长和器件制备难题，为我国晶体领域关键材料的科技自立自强做出了重要贡献，其中有机-无机复合晶体等十多项成果填补国际空白，激光与非线性光学晶体、宽禁带半导体单晶、晶体纤维等晶体研究和应用处于国际领先或先进水平，先后斩获了国家技术发明一等奖、二等奖，国家科技进步二等奖等诸多奖励，承担了“核高基”重大专项、“XX01”国家重大专项、“XX02”国家重大专项、国家重点研发计划、973计划、863计划等重大攻关任务，成果支撑了中国工程物理研究院、中国电子科技集团、中国航天科技集团、中国航天科工集团、华为技术有限公司等单位高新技术和装备的研发。 S8?4sV,:6xc1.8w
实验室长期注重创新链与产业链的深度融合，服务国家和地方经济发展。大尺寸SiC制备技术、ZrO2纤维技术、Al2O3特种陶瓷制备技术、黄光激光自倍频晶体及器件制备技术、GaN制备技术等一批科技成果实现了单项千万元以上的成果转移转化，为山东华光、山东天岳、广州南砂晶圆、山东德艾普、青岛镭视光电、晶正电子等一批高新技术企业的创立和发展提供了关键支撑，并带动了上下游相关产业的进步和发展。 e8!6BO9;,wE,~6g
近年来，实验室以“四个面向”为指引，改革运行机制，调整研究方向，聚焦于晶体材料创制及生长机理与技术、功率半导体晶体材料及器件、光电功能晶体材料及强激光技术、生物医用晶体材料及应用等研究方向，精耕细作，凝心聚力，开展国际前沿、国家安全、国民经济和生命健康等领域半导体晶体和器件、光电功能晶体、生物医用晶体材料和装备的研究，形成了以基础研究为“一体”、功率半导体晶体和光电功能晶体研究为“两翼”的发展格局，为强化国家战略科技力量、加快实现我国高水平科技自立自强贡献晶体的力量！ H7=,ot4!1GZ1.9O
研究领域
· 功能晶体材料及制备技术探索和研究 U,+9lZ9=7Lz8;8Y
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。 W37Zp5~2Sz85K
· 晶体物理性能及相关器件的研究 04;8dN6~8Sd6.8h
该研究方向包括功能晶体材料及其相关器件的光、电、声、磁、力、热、等物理性能及其交互效应、多功能复合效应及晶体性能总体优化的研究；功能晶体材料内部结构、组成、缺陷及完整性对其性能的影响；功能晶体材料表面和界面特性研究；以及晶体新功能效应、新物理现象的探索和研究等。目的在于制备和发展可实用的新功能晶体材料，优化现有功能晶体材料的性能，研究影响材料及相关器件性能的关键因素，设计、开发、制备相关器件。该研究方向是晶体材料国家重点实验室在功能晶体研究上具有鲜明特色和重要发展前景的方向。功能晶体的生命力和重要性在于它们在各个重要领域的应用。从晶体物理性质测定和完整性表征来确定晶体的实用性，设计和制备实用晶体功能晶体器件，以满足实际需要。而从晶体物理性能研究、器件设计及其应用中对功能晶体提出的要求，又为新功能晶体材料及其制备新技术的探索和研究提出了新的研究内容，为实用晶体的制备和应用指出了方向。该研究方向在于从晶体物理自身科学体系和基本原理出发，建立较为完整的光、电、磁等性能及其交互效应的测试、表征系统；完成对功能晶体性能、质量、制备技术和器件的参数综合分析与评价；对功能材料设计探索及相关技术提供明确的方向和依据；开展高速、低能耗、高密度、非易失性自旋电子材料和相关电子器件的研究。本方向近、中期目标是：进一步完善新的材料性质表征体系，力争建立国内一流的功能晶体材料的检测与评价基地；在有侧重的开展自旋电子学、纳米电子学研究的基础上，研究有自己特色的原型器件；搞清LGS晶体系列的旋光-电光效应的物理本质，发展新型电光Q开关；研究我国宝贵的天然矿物电气石（Tourmaline）的热释电特性及其在保健和环保上的神奇功能，为合理开发这种不可再生的资源提供科学依据；加快泵浦用大功率半导体激光器及其配套的激光和非线性光学晶体的研发进程，发展各种全固态激光器。 k1+5eg,=6WT2=2g
· 低维材料的制备及相关器件的研究 y6-5Ls9.7eT8;4W
该研究方向包括采用MOCVD、射频溅射等先进材料制备方法制备低维功能晶体材料，涵盖二维（薄膜）一维(纤维)和准零维(微纳米材料),并探索和制备相关原型器件.这一方向研究工作包含了半导体薄膜、铁电薄膜和有机薄膜材料，还包括了光波导材料，具有层状结构的合金或化合物型磁性材料，高温氧化物连续纤维以及微米\纳米材料等。低维材料是信息时代的材料基础，薄膜和相关异质结构的发展代表着当前低维材料的发展的主流，已广泛应用于制作高效发光管、激光管、铁电存储器件以及磁电子随机存储器(MRAM)等方面,并对光通讯、光显示、光存储等高新技术产业的形成和发展起着关键性的作用。本方向在进一步扩展薄膜材料的研究及应用的同时，开展了微/纳米材料的制备、性能测试,表征和应用等方面的研究工作，并在纳米材料的制备技术上取得了突破。本方向的近、中期目标是：依据现代信息科技发展和应用的需求，探索低维材料制备的新原理和技术，开拓新型功能低维材料和相关的异质新结构，进而发掘新器件；近期（1）加速量子阱异质结构制备和相关光电子器件芯片产业化关键技术的完善；（2）开展铁电/半导体、铁磁/半导体等材料，异质结，输运性和功能效应的研究；（3）BN纳米材料的表面结构及其功能效应（如催化）研究；（4）开展高温氧化物、氮化物纤维关键制备技术及性能、应用研究。 a4=6QZ8:,Zi5-,Q
· 晶体生长过程和晶体材料基础研究 g,?1Ie7!7EH39w
该方向研究包括晶体生长热力学、动力学、晶体生长过程的实时观测和计算机模拟等。通过高分辨电子显微镜、扫描隧道显微镜、拉曼散射等现代仪器与相应方法,研究晶体生长中的微观结构（包括显微结构、纳米结构和原子结构三个层次）、晶体生长界面及物质与能量输运过程、基元堆积与缺陷产生机制,发展实时观察及理论模拟技术。该研究方向还包括对功能晶体和低维材料研究中具有共性的材料物理与化学基础科学问题，如基元与功能的图形设计、微观结构与宏观性能关系的机理研究，以揭示功能材料内在本质与外部条件之间的规律性。本方向近、中期目标是：运用高分辨电子显微术作为主要的实验研究方法从原子分子层次揭示无机、有机和半有机等不同类型的功能晶体生长和低维材料制备中固/液界面、气/固结面的演化过程与其性能之间的内在联系；将图形理论应用于功能材料探索中，建立相关理论模型和处理方法，设计先进的材料计算软件，研究重点近期集中在光电和磁性材料方面，为新晶体材料探索提供理论依据和指导。 n7!3xe8~,mF1!9M
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