《複合功能導向的單晶材料的結構設計、生長和性質研究》是依託山東大學，由趙顯擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：複合功能導向的單晶材料的結構設計、生長和性質研究
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：趙顯
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
功能晶體材料是實現電、光、聲、熱、磁、力等不同能量形式互動作用和轉換的重要基礎材料，在光電技術、雷射技術和微電子技術中有廣泛套用。本項目在雷射晶體、拉曼晶體、倍頻晶體和電光調製晶體深入研究的基礎上，以複合功能為導向，研究不同功能效應之間的交叉和複合，設計和製備具有複合功能效應的單晶材料。項目側重於自拉曼、自電光、自拉曼自倍頻等具有雷射功能的多功能複合晶體研究。通過本項目的研究, 建立與發展新的理論方法，在多層次多尺度上計算、模擬和預測材料的結構，探索晶體材料功能特性的起源及其關鍵功能基元； 揭示晶體材料功能基元（電子、原子、離子、分子、基團和疇結構與相結構等）與巨觀功能特性的關係。同時，根據功能性質的複合與交叉來設計和製備新的功能晶體材料,並開展複合功能晶體原型器件設計和套用探索，將中國人工晶體的優勢擴展到複合功能晶體領域。
結題摘要
本項目在非線性晶體、雷射晶體、拉曼晶體和電光調製晶體研究基礎上，以複合功能為導向，研究不同功能效應之間的交叉和複合，探索具有複合功能效應的單晶材料。在多層次多尺度上研究並揭示晶體材料中的關鍵功能基元（電子、原子、離子、分子、集團及疇結構等）及其與巨觀功能特性間的關係，重點研究倍頻、拉曼、電光和雷射晶體的光電特性及其複合功能效應，嘗試具有複合功能特性的晶體原型器件設計和套用探索，拓展功能晶體的套用領域。 針對當前中遠紅外非線性光學晶體短缺現狀，發展了基於功能基元的材料設計理念，提出了考量和篩選該類功能晶體熱力學性質和電子結構的理論方法和判據，解決了功能晶體綜合性能評價的問題。基於熱力學判據，成功預測了幾種套用前景良好的功能晶體材料；從電子態和聲子態兩個層面出發，研究了系列新型無機光電功能晶體中關鍵功能基元對其結構穩定性及光電特性的影響，建立了新型晶體設計和探索的新思路，並預測了四元Li2CdGeS4和Li2CdSnS4晶體具有良好的套用前景。基於對雷射晶體和非線性晶體的實驗研究，結合關鍵功能基元的理論分析，設計了新型雷射和非線性光學晶體，在單斜晶系和三方晶系晶體中成功實現了雷射和倍頻效應的功能複合，豐富了雷射自倍頻晶體材料體系。開發了老晶體的新性能新套用，在GTR-KTP、KTA晶體中實現了參量光、受激拉曼與混頻的複合，獲得了穩定的雷射輸出。開展了複合功能晶體原型器件的設計和性能研究：推進了Nd:ReCOB構型雷射自倍頻晶體的開發和產業化發展；在國際上首次研製了LGS晶體電光調Q及旋光熱效應補償複合功能雷射器；開展了Nd:YVO4晶體雷射拉曼皮秒雷射實驗，獲得了最大功率9.7W脈寬22.4ps的穩定連續鎖模脈衝雷射輸出；設計並研究了Yb:YAG晶體雷射自鎖模複合功能效應，利用自身的非線性，獲得了穩定的連續皮秒鎖模脈衝；拓展了功能複合效應的套用，獲得了Yb3+雙包層光纖全正色散光纖自鎖模飛秒雷射。 項目執行期間，在《Advanced Funtional Materials》和《Journal of Materials Chemistry》等國際期刊上發表科研論文80餘篇，申請國家發明專利13項（含在審專利），受邀做國際會議邀請報告1次；培養碩士和博士研究生17名，培育山東大學優秀碩博論文5篇，山東省優秀碩博論文4篇。獲得國家技術發明獎1項。
