问题描述

晶体材料已广泛应用于能源、环境、信息、医疗、军事等领域，在人类社会发展中起着举足轻重的作用。近年来，随着高新技术的飞速发展，获取大尺寸、高质量晶体材料已成为制约相关行业发展的瓶颈。随着晶体尺寸增加，晶体的质量和均匀性问题更加突出，直接影响器件的可靠性、耐久性等性能。

晶体生长过程涉及复杂的物理和化学问题，大尺寸晶体的生长更涉及到不同尺度上的相变、界面变化、缺陷形成与增殖机理。在工业生产层次，亟需根据晶体生长原理和技术建立可靠的晶体生长工艺，设计精密的数字化生长设备，突破国外的技术封锁。

问题背景

我国晶体材料研发的原创性成果尚不成体系，点多面少，美日德已研制成功150mm的6H-SiC单晶，美国Synoptics公司商业化的120mm Nd:YAG激光晶体代表当前激光晶体的国际最高水平。我国PET/CT用稀土闪烁晶体材料依然完全依赖进口；10kW以上固态激光器的15mm口径TGG磁光器件依赖进口，更大尺寸的磁光晶体则遭到禁运。受晶体生长装备的限制，更大尺寸的高质量晶体、晶体光纤产品缺乏，晶体成品率低等难题凸显。现在亟需从根本上破解晶体材料研发、器件设计加工和装备制造三者相互孤立的局面，结合多学科原理，促进晶体生长理论的发展和完善，为大尺寸、高品质晶体材料的工业化生长提供重要指导。

最新进展（截止问题发布年度）

我国晶体材料研发的原创性成果尚不成体系，点多面少，美日德已研制成功150mm的6H-SiC单晶，美国Synoptics公司商业化的120mm Nd:YAG激光晶体代表当前激光晶体的国际最高水平。我国PET/CT用稀土闪烁晶体材料依然完全依赖进口；10kW以上固态激光器的15mm口径TGG磁光器件依赖进口，更大尺寸的磁光晶体则遭到禁运。受晶体生长装备的限制，更大尺寸的高质量晶体、晶体光纤产品缺乏，晶体成品率低等难题凸显。现在亟需从根本上破解晶体材料研发、器件设计加工和装备制造三者相互孤立的局面，结合多学科原理，促进晶体生长理论的发展和完善，为大尺寸、高品质晶体材料的工业化生长提供重要指导。

重要意义

制造业是国民经济的主体，而关键基础材料更是制造业的基础。因此，加强大尺寸晶体材料研发与装备制造协同发展，是建设制造强国的重要途径。在我国面临的“卡脖子”技术中，大半以上是材料和装备问题，国外可以做12003000mm的单块ITO靶材，国内只能制造宽800mm，由于我国缺少大型烧结炉。乌克兰的掺杂卤化物闪烁晶体已突破500mm，单个晶体的重量达到500kg，而我国的这类晶体尺寸一般都不超过300mm，晶体重量不足50kg。

突破该问题后，会大幅提升我国大尺寸合金、玻璃、陶瓷、光纤、晶体等新材料产业与高端装备制造业的发展水平，形成具有我国自主知识产权的技术与装备，破解我国面临的“卡脖子”技术难题，实现“中国制造2025”、“2035材料强国”等国家重大战略的目标。