漫话人工晶体 [复制链接]

第5版()
专栏：科学知识

漫话人工晶体
李培俊
说起人工晶体，也许有人感到陌生，其实在日常生活中，有许多地方已用上了人工晶体材料。例如，打开机械手表的表壳，可以看到一颗颗红色的“钻”，它们是由人造的红宝石晶体加工而成的。因为红宝石坚硬、耐磨，所以用作手表和精密仪表的微型轴承；又如半导体收音机、录音机、电视机等，它们里面有许多晶体管、集成电路，制造这些电子元件就离不开硅单晶材料。
我们使用的浩如烟海的材料中，晶体材料是重要的一大类。人类对晶体的利用可以追溯到很远。在古代，人类就把自然界出产的瑰丽的天然晶体作为装饰品。到了近代社会，人们发现晶体具有各种各样特殊的性能，因而它被广泛应用于生产和生活，特别是在科学技术高度发达的今天，晶体除了制作耳环、戒指、别针之类的装饰品外，已经成为发展航天、微电子、激光、红外等现代技术不可缺少的重要材料。
自然界存在的优质天然晶体数量很少，而且分布很不均匀，不能满足社会需要。于是科学家们想到用人工方法来形成晶体。从十七世纪开始研究以来，现在不仅能够人工合成许多自然界有的晶体，如被人们称为三大非金属矿物的水晶、金刚石、云母，而且还“创造”了许多自然界原来没有的晶体，如会发射激光的钇铝石榴石晶体，它是制造激光器的好材料；对高能射线十分敏感的锗酸铋晶体，可用来制造高能射线的探测器。对某些晶体进行辐射、加热等处理，还能获得人工晶体的新品种。
在新技术革命中，人工晶体材料日益显示出它的重要作用。例如微型“电脑”用的关键元件——大规模集成电路和超大规模集成电路，就是在一枚指甲大小的、完美无缺的硅单晶片上做出成千上万个电子元件；光导纤维通信是通信技术的一场革命，而实现光纤通信的关键，除了光导纤维以外，还要有能在高温下长期稳定工作的激光光源，镓铝砷系半导体晶体，就是制造这种光源的重要材料；在航空侦察、陆地监视、X光诊断等场合拍摄照片，经常由于雾、烟、软体组织的阻挡而使图象模糊，如果用硅酸铋晶体光学器件处理一下，便能还其庐山真面目。
可以预料，随着晶体材料科学技术的发展，将会有更多性能优异的新晶体出现。