2004年，美國的一個激光專業(yè)雜志上說：“第四代光存儲技術的實現(xiàn)要等中國的晶體。”

　　這個預言立足于一個現(xiàn)實――在人工晶體研究方面，中國走在世界前列。山東大學晶體所則一直是中國人工晶體研究“軍團”的中堅。

　　美麗晶體種出來

　　1982年，山東大學晶體所所長蔣民華赴美學術交流。聽先期赴美的國內同行講到，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、光盤和非線性光學等領域獲得了廣泛應用。美國政府把KTP晶體作為高度保密的高技術產品，嚴格限制對社會主義國家出口。

　　蔣民華決心要攻下這個難關。

　　當時，在晶體學界蔣民華已經揚名立萬。

　　1956年，山東大學派剛畢業(yè)不久的蔣民華到我國晶體研究先驅盧嘉錫教授那里學習。可以說，以盧嘉錫教授為主導的廈門培訓班培養(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，當時我國海軍初建，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，也無前人經驗可借鑒，蔣民華與同事們牛刀小試竟在短期內生長了重達近十公斤的大晶體。接著，他們又開始了另一種壓電晶體ADP的生長。經歷了無數(shù)次討論、試驗和失敗，終于迎來了新晶體生長的成功。經水下現(xiàn)場測試，ADP不僅完全適應我國水域，而且各項性能指標多優(yōu)于KNT。為此，國家經委、計委、科委在1963年聯(lián)合授予ADP大晶體國家工業(yè)新產品二等獎，這是當時山東大學獲得的第一個科技獎項。

　　從美國回來后，蔣民華抽調骨干組成了課題組。美國人用水熱法生長KTP，要求達到3000大氣壓和800℃的溫度，相關設備十分昂貴。上世紀80年代初，有錢也沒處買設備，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到理想的壓力水平，用水熱法看來行不通。

　　水熱法還有一個缺點，就是晶體生長極慢，半年只能長出幾個毫米。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。方向對了頭，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年組織的鑒定會上，專家們一致認為這是國際領先的成果。要知道，當時一塊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KTP。他們借款100萬元，當年就搞起了小規(guī)模生產。蔣民華親自聯(lián)系外商，親自到廣交會談判。熔鹽法使KTP成本大大降低，第一批訂貨就達30多萬美元。蔣民華團隊開創(chuàng)了中國高技術產品向西方工業(yè)國家出口的先河。《人民日報》對此報道：“記者特意到展臺前看了蔣教授的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，美國賣到我國一臺激光器，附加條件是其中的KTP不能賣給中國。當時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：“這是美國國務院的官僚主義！”

　　如今，山東大學晶體所的這項技術已在山東各地開花結果，歷經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“石器時代”、“青銅器時代”、“鐵器時代”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代生活，從石英手表、激光應用、照明到信息存儲、集成電路等都用到人工晶體。

　　非線性光學晶體的一個重要性能是改變激光的波長。物理學規(guī)律告訴我們，波長每縮短一倍，存儲的密度就會增加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要求光的波長越來越短。利用非線性光學晶體的倍頻效應是產生短波長的重要方法。

　　現(xiàn)在用的最多的非線性光學晶體是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“長”出來的。這里面都有中國人原創(chuàng)性的工作。

　　其實，早在1986年，美國國家基金會、能源部等聯(lián)合召開的非線性光學晶體研討會，主題為“為什么十多年來優(yōu)秀的非線性光學晶體都是中國人和歐洲人發(fā)明的”。他們得出結論，一是中國人在此領域有長達數(shù)十年的堅持，另一個原因就是團結協(xié)作。

　　“中國晶”又一次成功擴容時，中國人團結協(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個中國牌非線性光學晶體，也是中國首個對西方發(fā)達國家實行技術禁運的產品。1990年，陳創(chuàng)天團隊依據(jù)他們獨創(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)天請蔣民華團隊介入KBBF的生長，蔣民華團隊多次實驗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隊對單晶作了評估和測試。測試結果又反饋到生長研究組，反復改進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，認為它是第四代光存儲優(yōu)選材料，也有可能成為新一代光刻系統(tǒng)中準直部分的優(yōu)選光源。

　　KBBF很可能就是第四代光儲技術等待著的那個“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，為使成果盡快轉化，產學研結合是國際上公認的模式。而蔣民華在教授言商時代就開始考慮產學研如何結合的問題。

　　科學家，特別是作為領軍人物的科學家，不僅要能作出獨創(chuàng)性的工作，更重要的是能夠站在更高的立足點上，對學科發(fā)展作出正確預判。作為我國863計劃新材料領域第三任首席科學家，從上世紀八十年代開始，蔣民華對晶體材料研究方向、產業(yè)發(fā)展不斷作出富有戰(zhàn)略性的前瞻。#p#分頁標題#e#

　　1983年他在晶體材料國家重點實驗室的研究方向上加上了“低維材料的制備及研究”這一和半導體密切相關的項目。在此導向下，他們承擔的國家產業(yè)化前期關鍵技術開發(fā)重大項目“半導體發(fā)光器件外延工藝和管芯技術”于2002年4月通過國家驗收。我國半導體發(fā)光器件終于有了“中國芯”。

　　2010年5月，蔣民華院士在手術后3個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：“朝向一個長遠的大目標，使山東大學的晶體研究成為中國特色，世界一流；建設兩個國家級大型平臺：晶體材料國家實驗室、全固態(tài)激光國家工程實驗室；夯實三個重點學科：材料科學與工程、凝聚態(tài)物理、光學工程。”

　　可以告慰蔣民華院士的是，晶體所正在努力實現(xiàn)著他的規(guī)劃：許東等開發(fā)的氧化鋯纖維已實現(xiàn)產業(yè)化發(fā)展；陶緒堂等在自主研制的晶體生長設備上，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體單晶生長研究方面已在國內乃至國際有了較大影響；蔣民華的同輩朋友王克明院士、梅良模教授老當益壯，正帶領著團隊在離子注入光波導和薄膜材料領域精耕細作……

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

　　蔣民華院士生前深情地總結：“晶體不僅是一種科學，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，它是個和諧的群體。所以我也跟我的創(chuàng)新團隊成員說，你們要成為像晶體一樣的團結和諧的群體。”