陶緒堂：創(chuàng)制『中國(guó)牌』晶體

他是開朗活潑的，采訪過程數(shù)次爽朗大笑，他自嘲“現(xiàn)在都笑得少了，以前別人說在三樓就能聽見我在一樓大笑”。他又是嚴(yán)肅謹(jǐn)慎的，提到他的研究領(lǐng)域功能晶體。他表示“能夠解決國(guó)家的重大需求，那是我的光榮與使命”。

正如他所說的，晶體其實(shí)并不神秘，晶體也很普通，晶體也有很多棱面。那么本文也通過幾個(gè)棱面來帶你走近這位“其實(shí)并不神秘”的山東大學(xué)晶體材料研究所所長(zhǎng)、晶體材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任陶緒堂。

棱面1——他和他的堅(jiān)守

1979年以縣里第一名的成績(jī)考大學(xué)時(shí)，原想考南京炮兵學(xué)院，因?yàn)閺男【陀袀€(gè)當(dāng)兵夢(mèng)，但是最后機(jī)緣巧合被山大錄取，進(jìn)入到了山大的化學(xué)系。1983年，他考取了蔣民華先生的碩士研究生，從此進(jìn)入了晶體研究的世界。那時(shí)候能夠考取碩士研究生的還屬鳳毛麟角，彼時(shí)他就堅(jiān)定了自己的科研夢(mèng)想，這條路雖然并不平坦，而且需要日復(fù)一日的耐心、不怕困難的勇氣和敢于拼搏的智慧，他還是推開了山東大學(xué)晶體材料研究所的大門，并從此在這里默默耕耘，為了國(guó)家的科研需要而不懈努力。

“山東大學(xué)晶體材料研究所有著優(yōu)秀的科研傳統(tǒng)。蔣民華先生在1958年就開始進(jìn)行晶體材料研究，文革期間，他白天挨批斗，晚上仍然堅(jiān)持不懈地搞科學(xué)探索。正是這種鍥而不舍的精神讓山東大學(xué)的晶體研究在改革開放后贏來了發(fā)展的春天。”

1986年，研究生畢業(yè)后，他留在了山東大學(xué)晶體材料研究所工作。在蔣民華先生的指導(dǎo)下，他參與開辟?gòu)挠袡C(jī)一金屬配合物中探索非線性光學(xué)晶體的新領(lǐng)域，首次生長(zhǎng)了一水二氯氨基硫脲合鎘非線性光學(xué)晶體。合成并生長(zhǎng)了非線性光學(xué)效應(yīng)大、紫外截止波長(zhǎng)短的雙硫氰酸鹽系列晶體，首次在有機(jī)晶體MHBA中獲得了半導(dǎo)體激光直接倍頻紫光輸出。相關(guān)工作在國(guó)際期刊上發(fā)表后，引起國(guó)際同行的關(guān)注。1989年12月，第一屆國(guó)際有機(jī)晶體生長(zhǎng)會(huì)議在日本東京舉行。作為出席這次會(huì)議唯一的中國(guó)代表，27歲的陶緒堂在大會(huì)上作報(bào)告，得到與會(huì)者高度評(píng)價(jià)。

“那時(shí)候山東大學(xué)晶體材料研究所在有機(jī)一無機(jī)復(fù)合非線性光學(xué)晶體研究領(lǐng)域已經(jīng)走在了前列，發(fā)表了許多論文。所以大會(huì)就邀請(qǐng)我們?nèi)⒓印Ｋ锞团晌胰ァＫ麄円詾槲沂墙淌冢髞戆l(fā)現(xiàn)我只是一介講師，但是科研成果竟然那么棒，紛紛對(duì)我豎大拇指。”提到當(dāng)時(shí)在國(guó)際會(huì)議上的精彩表現(xiàn)，他開心一笑，“那時(shí)候從心中涌現(xiàn)出一種為國(guó)爭(zhēng)光的榮譽(yù)感，這也更加堅(jiān)定了我在晶體研究領(lǐng)域的探索。”

1991年，陶緒堂到日本東京農(nóng)工大學(xué)攻讀博士學(xué)位。畢業(yè)后，留在了日本，與導(dǎo)師宮田教授一起從事科學(xué)研究。“宮田教授一直對(duì)我很好，因?yàn)槲业膶W(xué)術(shù)能力和人品。他經(jīng)常以我為例，敲打日本學(xué)生。但是我一直想要回國(guó)，更何況蔣民華院士說山大晶體材料研究所需要我回來。終于在2002年回到了闊別多年的祖國(guó)。”

為了蔣民華院士，他展示了他的堅(jiān)守。“蔣民華是我的恩師，他要我回來我肯定要回來。”

回國(guó)后短短幾年，他主持多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目、973課題子項(xiàng)目、軍工項(xiàng)目、教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等課題，并很快在硫銦鋰系列紅外材料、全新的含碲鎢/鉬酸鹽非線性光學(xué)晶體、單晶光纖及大尺寸摻釹GGG晶體方面取得了重要進(jìn)展。

棱面2——他和他的驕傲

每個(gè)科研工作者都不是單打獨(dú)斗，都是一個(gè)團(tuán)隊(duì)在共同努力。對(duì)于陶緒堂來說，從2004年他被任命為山東大學(xué)晶體材料研究所所長(zhǎng)、山東大學(xué)晶體材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任后，身上的擔(dān)子更重了。“團(tuán)隊(duì)的成功是大家共同的努力結(jié)果，每個(gè)在這個(gè)團(tuán)隊(duì)的人都會(huì)為之驕傲和自豪。”

2017年，李克強(qiáng)總理考察山東大學(xué)晶體材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，得知這個(gè)實(shí)驗(yàn)室成功生長(zhǎng)出全球最大KDP晶體，應(yīng)用于超級(jí)激光器項(xiàng)目“神光工程”時(shí)，總理說：“你們這個(gè)實(shí)驗(yàn)室不僅是山大的寶貝，也是國(guó)家的寶貝。”

大尺寸優(yōu)質(zhì)KDP晶體是“神光工程”的關(guān)鍵部件，國(guó)外長(zhǎng)期對(duì)中國(guó)禁運(yùn)。小尺寸的KDP晶體很容易生長(zhǎng)出，但是大尺寸、高質(zhì)量的KDP晶體就不容易生長(zhǎng)了，長(zhǎng)到一定尺寸后很容易開裂。為了滿足“神光工程”對(duì)大尺寸、高抗損傷非線性光學(xué)晶體的需求，晶體所團(tuán)隊(duì)經(jīng)過幾代人的努力，通過不斷優(yōu)化晶體生長(zhǎng)技術(shù)，在國(guó)際上首次成功突破并掌握了高質(zhì)量、超大口徑KDP晶體的批量穩(wěn)定生長(zhǎng)核心技術(shù)，承擔(dān)了這一項(xiàng)目中2/3以上的供貨任務(wù)。

“這一成果的取得得益于大家的共同努力，也是我們研究所多年踏實(shí)拼搏、勇于鉆研的結(jié)果。”擔(dān)任所長(zhǎng)后，他就鼓勵(lì)大家為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)服務(wù)，圍繞國(guó)家重大工程開展研究。

高功率微波器件需要半絕緣的4H-SiC晶體，具有明確的軍事用途，美國(guó)對(duì)中國(guó)實(shí)施禁運(yùn)。山東大學(xué)晶體材料研究所自1999年就開始SiC晶體的研究，徐現(xiàn)剛教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，目前已經(jīng)成功掌握了純晶型、低應(yīng)力、低微管缺陷密度的半絕緣SiC單晶生長(zhǎng)和襯底加工技術(shù)，打破了國(guó)外壟斷，為我國(guó)發(fā)展新一代國(guó)防高端雷達(dá)提供了關(guān)鍵材料，從而帶動(dòng)了我國(guó)核心電子元器件研發(fā)與創(chuàng)新能力的大幅提升，滿足了國(guó)家重大的國(guó)防戰(zhàn)略需求。

山東大學(xué)晶體材料研究所還有一項(xiàng)研究走在國(guó)際前列，那就是隔絕熱材料氧化鋯纖維的研制生產(chǎn)。許東教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，解決了超長(zhǎng)連續(xù)氧化鋯纖維和亞微米纖維的關(guān)鍵制備和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，應(yīng)用于超高溫領(lǐng)域和極低溫領(lǐng)域，為國(guó)防建設(shè)提供了關(guān)鍵材料，目前已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。

棱面3——他和他的情懷

“當(dāng)時(shí)任命我為山東大學(xué)晶體材料研究所所長(zhǎng)時(shí)，我就說，我們研究所既要把老一輩科研工作者的研究項(xiàng)目傳承下去，更要開拓創(chuàng)新。”陶緒堂表示，“山東大學(xué)晶體材料研究所幾十年的研究大多集中在磷酸鹽和硼酸鹽兩大類，目前在這兩個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際前列。但是晶體研究還有很多新領(lǐng)域，我們必須要有所開拓。”

“開拓創(chuàng)新”就是陶緒堂堅(jiān)守的科研情懷。

“開拓創(chuàng)新就是要我們真正在國(guó)際上走在前列，掌握主動(dòng)權(quán)，占領(lǐng)制高點(diǎn)，而不是跟著別人搞科研。別人跟著你搞科研，和你跟著別人搞科研，有著本質(zhì)的區(qū)別。”對(duì)于陶緒堂來說，“自主創(chuàng)新”是永遠(yuǎn)不變的情懷。十門，年前，他決定在磷酸鹽和硼酸鹽晶體以外的領(lǐng)域，開拓新的光學(xué)晶體研究，取得了一系列原創(chuàng)性成果。在國(guó)際上首次開展的新型含碲鉬/鎢酸鹽功能單晶的系統(tǒng)研究，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種用于偏光、聲光、拉曼自倍頻的晶體。

創(chuàng)制新的“中國(guó)牌”晶體，是他不變的追求。

“我們研制的SiC晶體，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)軍民融合，滿足了國(guó)家的戰(zhàn)略需求。但是不能說國(guó)家目前需要SiC晶體，我們就只研究SiC晶體。我們下一步還要研究比SiC晶體帶隙更寬、擊穿場(chǎng)強(qiáng)更大的晶體，這就是氧化鎵晶體。”

氧化鎵是制作高耐壓、低損耗功率器件及深紫外光電器件的理想材料，可以應(yīng)用在電磁彈射和電磁軌道炮上。陶緒堂課題組在國(guó)內(nèi)率先用導(dǎo)模法生長(zhǎng)了高質(zhì)量的氧化鎵晶體，已大量提供給國(guó)內(nèi)多家單位使用。日前，山東大學(xué)晶體材料研究所已經(jīng)成功競(jìng)標(biāo)了科技部的一個(gè)重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，重點(diǎn)研究大尺寸的氧化鎵晶體。

在陶緒堂的心中，建設(shè)晶體界老一輩提出的“中國(guó)特色，世界一流”的晶體材料研究基地，是他最高的理想。（未署名圖片由被訪者提供）

（編輯/崔秀娜）