无机材料研究所隶属于博彩导航-大陆博彩网站
,拥有无机化学专业硕士学位点、浙江省材料物理与化学重点学科、宁波市无机化学重点学科。本研究所现有教授(研究员)12人、副教授(副研究员)5人、讲师(助理研究员)5人,全部团队成员均具有博士学位。研究所目前在读研究生70余人。近十年来研究所多次承担国家支撑计划、国家973计划、国家自然科学基金、浙江省重大科技专项等纵向项目,还承担国内企事业单位委托横向项目10余项。
先后获国家教育部科学技术进步二等奖1项, 省科学技术进步二等奖3项, 省高校优秀科研成果二等奖1项,第八届“互联网+” 国赛金奖,第十三届“挑战杯” 国赛银奖,宁波市科技进步二等奖各1项。
无机材料研究所的主体研究方向定位于无机非金属类功能材料,涉及光电功能晶体材料、稀土永磁材料、纳米多孔材料、有色金属材料等学科方向,以固体结构—材料性能—器件应用为基本学术构想,既部署了无机功能材料的新物质合成与结构表征方面的基础研究,又注重以产学研方式开展高性能无机材料的重大技术开发,迄今已经获得系列具有重要学术创新意义与技术应用价值的研究成果。近年来本研究所重点开展了以下重要课题研究:(1)非线性光学晶体、激光晶体、闪烁晶体、半导体晶体、压电晶体、弛豫铁电晶体等光电功能晶体的生长与器件应用;(2)闪烁陶瓷、压电陶瓷与压电薄膜的制备、性能与应用;(3)稀土永磁材料的结构、性能与制备技术;(4)碳基纳米结构制备、功能化及其在燃料电池催化剂中的应用;(5)光催化剂的构筑及其在环境净化中的应用;(6)无机-有机复合纳米多孔材料的制备与应用;(7)发光材料的制备及其应用。
现有晶体生长、加工和测试平台的条件包括:(1)生长设备:自动提拉炉2台;四工位下降炉 6台;单工位下降炉:20台;真空高温下降炉:1台;高温马弗炉7台;(2)加工设备:晶体定向仪2台;金刚石线切割机1台;等离子溅射仪1台;内圆切割4台;(3)测试设备:阻抗分析仪;原子力显微镜;高低温电阻;介电测试;红外光谱等
无机材料研究所在人工晶体领域的主要研究晶体种类如下:
1、稀土硼酸氧钙(RCOB)非线性光学晶体
【应用背景】激光朝着更高峰值功率、更高平均功率和更短脉冲方向发展,需要能承受更高功率、转换效率更高、增益带宽更大的飞秒激光放大介质材料。RCOB晶体是这一领域应用的重要晶体,主要包括YCOB、Sm:YCOB、SmCOB、Nd:GdCOB等晶体。其中YCOB晶体是为数不多可用于拍瓦级激光系统的倍频(SHG)和光参量啁啾脉冲放大(OPCPA)的关键晶体材料。Sm:YCOB和SmCOB是一类可用于准参量放大(QPA)技术的新型非线性光学晶体。Nd:GdCOB是一类温度带宽非常大的激光自倍频晶体,适用于在恶劣的冷热环境中不使用控温稳定地产生绿光和黄光激光。【需解决的问题】超强激光中的SHG、OPCPA和QPA等实现大能量输出的关键是保障无宏观缺陷的前提下增大非线性光学晶体的口径,并制备高光学均匀性晶体。【目前进展】本课题组已研制出可应用的大尺寸YCOB和SmCOB晶体。
2、掺镱钙铌镓石榴石 (Yb:CNGG)激光晶体
【应用背景】超快激光向更高功率发展,需要发展具有更优激光性能的激光基质新材料。Yb:CNGG晶体具有比Yb:YAG晶体更大的吸收带宽、更快的脉冲时间,熔点更低,成本更低。Yb:CNGG对促进高功率超快激光产生技术发展意义重大。【需解决问题】克服Yb:CNGG晶体开裂和包裹体缺陷的大尺寸晶体生长技术;发展具有更好激光性能的组分优化的石榴石晶体材料。【目前进展】获得最大直径达2英寸的Yb:CNGG晶体。
3、铌酸镓镧(LGN)非线性光学晶体
【应用背景】中红外(3~8 μm)波段激光具有很多重要应用,受激光基质(用于激光产生)和非线性光学晶体(用于激光波长转换)限制,现有中红外激光功率仍较低,需发展能承受更高激光功率的非线性光学晶体。LGN晶体比现有商用中红外非线性光学晶体抗激光损伤阈值高,在红外范围内具有最大达7.4 μm的宽带透过,利用差频产生(DFG)技术已经实现了3~7 μm可调谐的中红外输出。【需解决的问题】低成本高品质大尺寸LGN晶体生长技术;具有更高非线性光学系数的晶体组分探索。【目前进展】采用下降法生长出直径2英寸LGN晶体。
4、硅酸镓镧(LGS)压电晶体
【应用背景】耐高温声表面波(SAW)传感器可以在航空航天、石油勘探、采矿冶金、工业管道、森林火灾等高温高压的恶劣复杂环境下进行原位实时检测,而压电晶体是决定声表面波传感器能否在高温高压环境中稳定运行的关键核心元件。LGS晶体是目前极少数可用于高于500°C温度的SAW衬底压电晶体材料。【需解决的问题】低成本高均匀性LGS晶体生长和加工技术。【目前进展】已生长出高质量LGS晶体,并应用于航空航天等无线声表面波(SAW)传感器。
5、硅酸镓钽钙(CTGS)压电晶体
【应用背景】所有无线通讯都需要时钟频率(即压电晶振),目前全球晶振市场规模达到数百亿元,晶振的压电晶体仅有石英晶体可用,随着移动终端等应用对晶振频率提高和功耗降低的迫切需求,业界呼唤能够超越石英晶体性能的压电晶体出现。CTGS具有低阻抗、低功耗、零温度系数切型、易加工等特点,是具有潜力的压电晶振材料;同时也是超高温压电传感器和低阻抗谐振器的理想材料。【需解决的问题】CTGS晶体低成本批量生长技术;适用于晶振应用的CTGS优化切型寻找。【目前进展】采用熔体法生长获得1~2英寸CTGS晶体。
6、溴化铅铯( CsPbBr3)半导体晶体
【应用背景】电子计算机断层扫描仪(CT)是医院应用广泛的核医疗成像设备,光子计数CT(PCCT)是新一代的CT设备,图像分辨率更高(从以往的1 mm提高到110 μm)且可获得2D、3D、4D图像,打破了传统CT瓶颈,代表着CT未来发展方向。PCCT的核心探测材料是半导体材料,如CdTe、CdZnTe等已获得一些应用。CsPbBr3晶体是近年来发现的有望应用于PCCT的室温半导体辐射探测器新材料,与前两者相比具有晶体更容易生长的优势。【需解决的问题】低缺陷晶体制备和光子计数探测器件验证。【目前进展】成功制备获得2英寸晶体。
7、钨酸镉(CWO)闪烁晶体
【应用背景】闪烁晶体是指在X射线等高能粒子的撞击下,能将高能粒子的动能转变为光能而发出闪光的晶体。利用这种功能将闪烁晶体和光电探测器结合可制造出可进行高能射线探测的闪烁探测器件。CWO闪烁晶体具有密度大、原子序数高、余晖低、抗辐照能力强以及无放射性本底等特点,因而广泛应用于行李及集装箱安检、工业CT、医疗CT、高能物理探测等领域。【需解决的问题】高品质晶体的批量化生长技术。【目前进展】突破了CWO晶体的多坩埚下降法生长技术,该成果在北京滨松光子公司转化并获得批量应用,创造了数亿元的经济效益。
8、钼酸锂(LMO)闪烁晶体
【应用背景】中微子是所有标准模型中的重要粒子,理论学家认为,中微子很可能是自身的反粒子。然而,只有观测到一种极其稀有的无中微子双贝塔衰变,方可确认该理论,进而有望解开为何现在的宇宙中几乎全部是正物质、不存在反物质的谜团。LMO是无中微子双贝塔衰变实验的关键探测材料之一,同时也是建造低温辐射量热器的主要材料,【需解决的问题】极高纯度极低辐射本底的LMO晶体(其中最终应用的晶体中钼为同位素钼-100)制备技术。【目前进展】本课题组参与了CUPID-China合作组的LMO闪烁单晶元件的研制工作,成功生长了大尺寸LMO单晶,并为探测器组了45´45´45 mm规格的高质量LMO立方单晶。