摘要 走进山东大学晶体材料国家重点实验室,更像是走进了梦幻般的“水晶宫”。在这里,晶莹的红色宝石、剔透的人造钻石,已经不再是最吸引眼球的瑰宝,而展厅正中重达380公斤的透明KDP晶体,大...
走进山东大学晶体材料国家重点实验室,更像是走进了梦幻般的“水晶宫”。在这里,晶莹的红色宝石、剔透的人造钻石,已经不再是最吸引眼球的瑰宝,而展厅正中重达380公斤的透明KDP晶体,大概是最美丽而昂贵的———它展现的是科学的美。在陶绪堂博士的引导和解说下,我们理解了“晶体是美丽的,更是有用的”这句话的含意。 “晶体与气体、液体以及非晶质固体的本质区别是结构上的‘长程有序’,晶体的‘长程有序’规律,可以用点阵构造来描述。在晶体中,晶莹透明的有很多,但并不是所有透明的固体都是晶体,如玻璃就不是晶体。这是因为,玻璃并没有‘长程有序’结构。”陶绪堂博士深入浅出的解释,让我们对这座神秘的科学殿堂亲近了许多。
我们的脚步踏进碳化硅单晶实验室。与KDP晶体生长实验室不同的是,这里的仪器设备精密且复杂,空间布局紧凑,这里有目前世界上最先进的碳化硅单晶生长炉,价值超过800万元。
主持这一研究的徐现刚博士说,碳化硅晶体被称为第三代半导体材料,又称为宽禁带半导体材料、高温半导体材料等,是目前国际上的研究热点。它们具有高热导率、高临界击穿电场和低介电常数等特点,成为耐高温、大功率、耐高压、抗辐照的半导体器件的优选材料。其器件可用于核反应堆系统、宇航、电力系统等领域的极端环境中。该晶体的生长条件苛刻,需在2100℃以上保持高真空一周以上,且对籽晶质量、固定方式等也有很高要求。晶体材料国家重点实验室利用长期研究工作中积累的单晶生长经验,结合自行设计的独特的坩埚和温场,配合国外进口设备,在短时间内成功地生长出直径达2英寸的碳化硅晶体,并圆满解决了切片、抛光等工艺。大尺寸碳化硅晶体的研制成功,使我国成为继美国、日本、德国之后,有能力生长这种晶体的国家,打破了西方国家对我国的禁运,并为我国的高温半导体材料的研发和应用跨出了重要的一步。