陈创天院士简介

陈创天
1937年2月18日，陈创天出生在浙江省奉化市大桥镇斗门头村的一个知识分子家庭。

陈创天参加奉化中学校友会(3张)
新中国成立后，陈创天告别就读的奉化中学，随着做会计师的父亲全家迁至辽宁省沈阳市，完成初中学业后，1954年考入重点中学沈阳二中读高中。

[1-2]陈创天从小对数学有着特殊的爱好。

进入沈阳二中后，最感兴趣的是数学、物理两门课。

陈创天的物理老师在课上讲―以太‖论时，曾说引力场是一种物质。

通过这种物质，物体之间会产生引力。

这种当时颇为新奇的观点让陈创天产生了强烈的好奇心。

正是这种好奇心，促使陈创天一辈子跟物理打上了交道。

这位物理老师曾告诉陈创天，要解决引力场的机理问题，一定要学物理，特别是理论物理。

这是陈创天决心报考北京大学物理专业的重要原因之一
北大求学
1956年8月，陈创天以优异成绩考入北京大学物理系物理学专业。

在北大6年的求学阶段，陈创天遇到了很多好老师。

黄昆教―固体物理‖和―固体理论‖，王竹溪教―热力学‖和―统计物理‖，郭得仁教―特殊函数‖，褚圣麟教―原子物理‖，胡宁教―场论‖。

严格的基础教育、优良的师资、浓厚的科学研究氛围和民主的学风，使陈创天受到世界一流的训练，奠定了坚实的专业基础。

[1]
编辑本段工作履历
1962年-1968年
1962年，陈创天大学毕业。

北大物理系把陈创天推荐给我国著名物理化学家、化学教育家卢嘉锡院士，前往中国科学院设在福建省福州市的华东物质结构研究所（现为中国科学院福建物质结构研究所）。

在卢嘉锡的指导下，陈创天又开始了3年化学方面的学习，自学了结构化学、量子化学、群表示理论等等，在理论化学方面打下了坚实的基础。

[1] 1965年，经过慎重考虑，陈创天选择非线性光学材料结构和性能之间的关系作为研究方向，并得到卢嘉锡的支持。

在此后两年多时间里，陈创天采用量子化学方法，对非线性光学材料的结构与非线性光学效应之间的相互关系进行了大量的理论计算，花费1年多时间完成了理论推导工作，又用1年的时间通过手摇计算机进行计算，首先算出了钛酸钡晶体的非线性系数，后来又算出其他一些晶体的非线性光学系数。

[1]1968年，陈创天提出，非线性光学效应是一种局域化的效应，是组成晶体的基本结构单元———阴离子基团的微观倍频系数的几何迭加，阴离子基团的微观倍频系数可以通过阴离子基团的局域化、量子化学轨道波函数，通过二级微扰理论算出来。

这就是国际上著名的非线性光学效应的阴离子基团理论。

[1]
1977年-1997年
1977年，陈创天被卢嘉锡任命为非线性光学材料探索组组长。

陈创天根据自己提出的非线性光学效应的阴离子基团理论模型，以及自己积累的晶体生长等实验经验，同时开展了理论计算、结构选型、系统的固态化学合成、粉末倍频效应测试、单晶生长等实验工作。

从此，他的新型非线性光学晶体探索研究走上了系统研究的轨道。

[1]1978年，他开始结构选型。

基于自己的―非线性光学效应的阴离子基团理论‖，陈创天决定做紫外光谱区的非线性光学晶体。

[1]1979年，在研究组的共同努力下，他开始在硼酸盐化合物体系中探索新型非
陈创天在实验室工作(2张)
线性光学晶体，发现（B3O6）基团是一个较为理想的探索新一代非线性光学晶体的基本结构单元，又在此基础上经过与合作者的一系列实验研究，确定低温相偏硼酸钡（β—BaB2O4,简称BBO）是一种优秀的非线性光学晶体。

沿着这一科学思想，他们陆续发现了以（B3O7）基团为基本结构单元的LiB3O5（简称LBO）晶体和以（BO3）基团为基本结构单元的KBe2BO3F2（KBBF）等等。

[1]1978年，陈创天发现偏硼酸钡化合物中的某一相可能是一个非常有希望实现新突破的新型非线性光学晶体。

在卢嘉锡院士等研究所领导的支持下，他组织力量，对硼酸钡体系的相关系和晶体生长展开研究。

[1]1980年，陈创天的研究组在中国科学院物理研究所梁敬魁院士研究组的帮助下，确定了所发现的具有很强非线性光学效应的硼酸钡化合物是低温相偏硼酸钡，其化学分子式为β—BaB2O4,简称BBO。

随后2年，陈创天的科研团队在BBO上又取得新进展————使用熔剂生长法，在世界上首次成功生长出厘米级尺寸的BBO单晶体，就是日后被国际同行誉为―中国牌‖的晶体。

BBO 大块单晶体生长的成功，为陈创天研究组对该晶体进行一系列光学性能测定奠定了坚实的基础。

通过测定倍频系数大小和相匹配关系，证明了BBO是非常优秀的非线性光学晶体，不但可以产生可见光谱区的谐波光，还可以通过Nd:Y AG激光（波长1064纳米）的四次谐波，产生266纳米的紫外谐波光，其倍频转换效率（532至266纳米）大大超过当时被公认最好的紫外非线性光学晶体———尿素单晶。

[1]1983年9月，陈创天首次向国外同行报告BBO晶体的非线性光学性能，引起国际激光界的关注。

[1]1987年，陈创天和他的研究团队发现并生长出第二块―中国牌‖非线性光学晶体LBO。

与BBO相比，LBO紫外截止波长紫移到150纳米。

LBO有适当的硬度和良好的机械加工性能，潮解性能良好，已经能够长出大尺寸、高质量的单晶。

LBO很快就获得了国际激光科技界和工业界的认可，并被广泛应用在激光工业界。

在发现BBO、LBO的同时，陈创天意识到，由于微观结构条件的限制，这两个晶体均无法通过简单的倍频技术产生深紫外光谱区的谐波光输出。

经过反复计算和思考，陈创天又开始了长达10多年的新型非线性光学晶体的探索之路。

[1]
1998年-
1998年，陈创天被调至中国科学院新成立的理化技术研究所，负责组建中国科学院北京人工晶体研究发展中心。

在知识创新工程支持下，陈创天研究团队吸收了一批曾在国外接受过多年训练的青年科学家，研发实力得到进一步提高。

[1]2002年，陈创天研究组研制出新型晶体器件———氟硼铍酸钾棱镜耦合装置。

[1]2006年，中科院物理所与理化所合作，使用KBBF—PCD器件，在国际上首
陈创天出席2008年高温超导科研成果发布会(2张)
次成功建造了真空紫外激光角分辨光电子能谱仪。

此台仪器的核心部件就是能产生177.3纳米相干光的KBBF—PCD器件，使光电子能谱仪发生了革命性的变化，大大促进了人们对固体材料中各种奇异电子特性的了解。

[1]2008年3月20日，中科院物理所召开新闻发布会宣布，陈创天研究组和中外合作者利用中国自主研制的国际上第一台真空紫外激光角分辨光电子能谱仪，在高温超导体中研究中取得了初步成果，观察到了一种新的电子耦合模式。

[3]
科研情况
研究领域
陈创天院士的主要研究领域是光电功能晶体材料。

光电功能晶体是光电子技术领域的重要基础材料。

利用光电功能晶体能对光波进行频率、偏振、幅度等调控，被称为―光学半导体‖。

这类晶体在信息、激光高技术、医疗、国防等领域有重大应用价值。

[4]陈创天院士在光电功能晶体材料研究领域的主要研究内容包括：1. 晶体材料结构与性能研究；2. 功能晶体材料的分子设计；3. 新型非线性光学和电－光材料探索与生长；4. 晶体光学性能测试与器件设计研究；5．非线性光学晶体的应用。

[4]
科研项目
1. 国家―973‖计划项目（2006-2010）―光电功能晶体结构性能、分子设计、微结构设计与制备过程的研究‖，课题负责人。

[4]
2.―深紫外全固激光源前沿装备自主研制工程‖重大专项项目（2006-2009），首席科学家。

[4]
编辑本段成就与荣誉
学术成就
陈创天院士提出的―晶体非线性光学效应的阴离子基团理论‖在国内外学术界得到很高评价，已被国内外的同领域科学家逐渐接受并成功地用于指导新型非线性光学材料的探索研究。

他领导的研究组和合作者一起相继发明了被誉为―中国牌晶体‖的非线性光学晶体BBO、LBO。

[4]2007年，他的研究组和合作者一起，在国际上首次实现了Ti:Sapphire激光的
4倍频、5倍频输出（200nm－170.0nm）和Nd:YVO4激光的6倍频输出（177.3nm），并获得14mW的平均功率输出。

Nd:YVO4激光的6倍频光源已成功的应用于超高分辨率光电子能谱仪，并首次直接观察到超导体在超导态时的超导能隙，引起国际上很大反响。

另外，这一相干光源还将推动193nm光刻技术、纳米级微机械加工的发展。

[4]
经济贡献
陈创天院士等人的科研成果为中国带来了巨大的经济效益。

中国LBO晶体的销量曾达到占全世界80%以上，年销售额超过700万美元。

[1]2002年研制出来的新型晶体器件KBBF—PCD，每个器件的市场价格3万至5万美元不等。

KBBF—PCD器件已经被应用在中日两国研制的真空紫外超高分辨率光电子能谱仪中，并于2005年首次直接观察到超导体在超导态时的超导能隙和库珀电子对的形成，为高温超导体的机理研究提供了新的实验证据，引起了相关领域科学界的高度重视。

由于其不可替代的关键作用，KBBF—PCD器件被称为光电子能谱仪的芯片。

[1]基于KBBF—PCD器件的深紫外全固态激光光源，由于其高光束质量、窄线宽等优点，在先进科学仪器设备制造、193纳米光刻技术和微纳米精细激光加工的发展，以及化学反应动力学等基础研究方面有重要应用。

[1]
所获荣誉
BBO晶体获1986年度中科院科技进步特等奖，LBO晶体获1990年度中科院发明一等奖，1991年度国家发明一等奖。

BBO、LBO晶体还分别于1987、1989年获美国光电子产业界颁发的十大光电子产品奖。

1989年获得首届陈嘉庚物质科学奖。

陈创天院士本人也先后获得1987年度第三世界科学院化学奖，1990年激光集锦（Laser Focus World）杂志颁发的工业技术成就奖。

[4]Ti:Sapphire激光的4倍频、5倍频输出和Nd:YVO4激光的6倍频输出的成功应用，使得他和合作者一起获得2007年度求是基金会颁发的求是杰出科技成就集体奖。

[4]
编辑本段代表论著
1. C. T. Chen, Y. C. Wu, A. D. Jiang, B. C. Wu, G. M. You, New Nonlinear-optical Crystal: LiB3O5, J. Opt. Soc. Am.B, 1989, V ol. 6 (4), 616-621 [4]
2. C. T. Chen, Y. B. Wang, B. C. Wu, K. C. Wu, W. L. Zeng and L. H. Yu, Design and Synthesis of an Ultraviolet-transparent Nonlinear Opitcal Crystal Sr2Be2B2O7, Nature, 1995, V ol. 373, 322-324 [4]
3. C. T. Chen, J-H. Lu, T. Togashi, T. Suganuma, T. Sekikawa, S. Watanabe, Z-Y. Xu, J-Y. Wang, Second harmonic generation form a KBe2BO3F2 crystal in the deep ultraviolet, Opt. Let. 27(8), 637-639(2002) [4]
4. C.T.Chen,T.Kanai,X.Y.Wang,Yzhu and S.Watanabe,Opt.Lett33(3),282-284(2008) [4]
5.H. W. Huang, J. Y. Yao, Z. S. Lin, X. Y. Wang, R. He, W. J. Yao, N. X. Zhai, C. T. Chen*,NaSr3Be3B3O9F4: A Promising Deep-Ultraviolet Nonlinear Optical Material Resulting from the Cooperative Alignment of the [Be3B3O12F]10− Anionic Group, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 9141–9144[5]
编辑本段成功原因
陈创天认为自己成功的原因主要靠三点：―第一，是国家的长期坚持，不急于求成。

晶体材料的研究从未中断，一直延续下来。

第二，是晶体材料领域的科学作风好，不功利。

晶体材料是实用科学，以应用、拿得出有用的材料为目的，在这个领域很难弄虚作假。

第三，
是中国晶体界的团结合作。

‖[1]2004年，陈创天在访问母校浙江省宁波市奉化中学时，回忆起在物质结构研究所工作的日子，曾感慨地说：―搞科学，需要付出一辈子的心血。

要达到科学研究的顶峰，就要有献身科学的精神，甘心过清贫寂寞的生活，不要为金钱所诱惑，要实事求是、艰苦奋斗、努力创新。

‖于是，有记者将―实事求是、艰苦奋斗、努力创新‖称为陈创天院士成功的金字口诀。

[2]
低温相偏硼酸钡，也就是β—BaB2O4(简称BBO)，
LBO（LiB3O5）晶体
KBe2BO3F2（KBBF）晶体
“中国牌晶体”这样走向世界
——记著名晶体材料专家陈创天院士的晶体研究之路
陈创天材料科学专家，现任中国科学院理化技术研究所研究员，博士生导师，北京人工晶体研究发展中心主任，国家―973计划‖项目（2006～2010年）―光电功能晶体结构性能、分子设计、微结构设计与制备过程的研究‖课题负责人，―深紫外全固态激光源前沿装备自主研制工程‖重大专项首席科学家（2006～2010年）。

1990年当选为第三世界科学院院士。

2003年当选为中国科学院院士。

□白文龙
响应祖国号召：到边疆去
1937年2月18日，陈创天出生于奉化斗门头的一个知识分子家庭。

小时候他就非常喜欢自然科学。

1956年，国家需要大量的科技人才，党中央提出了向科学进军，陈创天以第一志愿考入了录取分数线全国最高的北京大学物理系。

50年代的北京大学物理系集中了一大批扬名海内外的著名学者：王昆、王竹溪、胡宁、杨立民、郭得仁……严格的基础教育、优良的师资、浓厚的科学研究氛围、民主的学风，使陈创天受到了国际一流的训练。

1962年陈创天大学毕业，他的老师胡宁教授推荐他去刚组建的中科院华东物质结构研究所（现改名为福建物质结构研究所），尽管当时相对于北京来说，福建是对台前线、是偏远地区，但陈创天一想，这也是为了响应党的号召支援边疆呀！他服从组织安排去了福建，从此开始了他一生坚持不懈的研究工作。

逆境中坚持不懈
当时的福建物质结构研究所专门研究物质的微观结构（在原子、分子层次）和宏观性能之间的相互关系，刚到所里，所长卢嘉锡教授就要求陈创天“为将来着想，从现在开始学习化学”。

基于这一建议，陈创天用了三年的时间全面系统地掌握了量子化学等理论知识，这使他不仅有了扎实的物理理论基础，又有了很好的化学理论基础。

这是他后来从事晶体材料研究的一个重要前提。

随后，陈创天选择了非线性光学晶体材料结构与性能相互关系研究、新型非线性光学晶体探索两个重要方向，并从1967年开始进行非线性光学晶体宏观光学性能
和微观电子结构之间的相互关系的理论计算，到1968年初步形成了晶体非线性光学效应的阴离子基团理论框架。

1968年，正值文化大革命高潮时期，所有学术刊物都被停刊，他计算出结果后，既无人讨论，也不能发表，工宣队甚至告诫他“理论计算也被看成是修正主义，必须停止”。

陈创天面临着被重新安排工作的两种选择：要么下乡参加劳动，要么去实验室“拉晶体”。

为了使研究工作不至于中断，陈创天选择了留在实验室。

不过他得暂时放弃理论研究，转向实验研究——也就是参与非线性光学晶体生长工作和性能测试的工作，这项工作一直坚持到70年代中期。

也正是如此的坚持，在1978年3月，在邓小平亲自主持召开的全国科学大会上，陈创天被推选为先进个人，并以福建省代表的身份上台领奖。

全国科学大会的召开，对我国科技发展有着里程碑式的意义，改革开放的春风也给陈创天带来了科学研究事业的春天。

“中国牌晶体”走向世界
1974年，在卢嘉锡院士的带领下，物构所冒着风险在福州召开了全国晶体生长学术会议。

在会上，参会者们提出这么一个思想：“现在世界上所有的非线性光学晶体材料都是国外发现的，我们总是跟着国外走，这样是不行的，我们一定要有自己晶体。

一定要有自己的创新。

但当时所有晶体材料都是像贝尔实验室那样的国际顶尖的科研单位搞出来的，我们行吗？”大家都有些信心不足。

当时卢嘉锡教授说了一句话“我不下地狱，谁下地狱”。

会后，物构所上下一心，决心要做就做自己的晶体材料。

1977年陈创天正式被卢嘉锡所长任命为非线性光学材料探索组组长，开始了系统的探索。

1979年他们发现低温相偏硼酸钡，也就是β—BaB2O4(简称BBO)，可能是一个新的非线性光学晶体。

在此基础上，又经过3年的努力，终于确定BBO晶体是一个很有应用前景的紫外非线性光学晶体。

1986年5月，在旧金山召开的激光电光会议上，陈创天代表中科院福建物质结构研究所和斯坦福大学应用物理系作了有关BBO晶体非线性光学性能的报告，引起了轰动，一百多人参加的会议，却有四五十人来询问情况。

这次会议后，BBO晶体正式被国际学术界认可为一个优秀的非线性光学晶体。

两年后陈创天又报告发现了LBO（LiB3O5）晶体。

由于BBO、LBO 晶体是首先由中国科学家发现的，而且性能优异，具有很好的应用前景，因此国际上被誉为“中国牌晶体”。

1986年BBO晶体获中科院科技进步特等奖，LBO晶体获1990年中科院发明一等奖，1991年国家发明一等奖。

BBO、LBO晶体还分别于1987、1989年获美国光电子产业界颁发的十大光电子产品奖。

陈创天也先后获得1987年第三世界科学院化学奖和1990年Laser Focus World《激光集锦》杂志颁发的工业技术成就奖。

目前，这两种晶体作为激光频率转换晶体材料已经在激光高科技产业中得到广泛的应用，是目前具有工业应用价值的三个非线性光学晶体中的两个。

90年代后，陈创天开始进行产业化。

BBO发表于1984年，但1985年我国才有了专利法。

LBO是有专利的，也是我国第一个有自主知识产权的非线性光学晶体。

福建的中科院福建物质结构研究所做起了国内第一家晶体公司。

为了改善全国晶体材料研究布局，1999年北京人工晶体研究与发展中心成立，隶属中科院理化技术研究所。

陈创天担任北京人工晶体研究发展中心主任。

领先国际震撼世界
在BBO、LBO晶体产业化后，陈创天和他的研究团队并没有停止研究的步伐，他们针对这两种晶体不能实现深紫外（指波长短于200nm）倍频光输出的缺点，运用分子工程学方法，进一步发现了KBe2BO3F2（KBBF）晶体。

此晶体的发现弥补了BBO和LBO两种晶体不能实现深紫外倍频光输出的缺点，从而使得非线性光学晶体推向了深紫外波段。

然而，KBBF晶体
具有严重的层状习性，晶体在Z方向不易长厚。

从2001年开始，陈创天研究组和山东大学晶体所蒋民华院士研究组合作，在KBBF单晶生长技术上获得突破，随后陈创天研究组进一步同中科院物理所许祖彦院士研究组合作，首次提出KBBF棱镜耦合技术，并制作成功光接触KBBF-CaF2棱镜耦合倍频器件，从而克服了KBBF晶体沿Z方向不易长厚的缺点。

此项专利技术已获得中、美、日三国专利权。

在此基础上，陈创天带领研究组又与东京大学物性所Watanabe 教授领导的研究组合作，在国际上首次实现了Nd:YVO4激光的六倍频谐波光输出，初步满足了科学家为建造一台超高分辨率光电子能谱仪所需要的激光光源。

随后，他们进一步利用日方的光电子发射接收技术和瑞典Scienta公司半球光电子能谱分析仪，成功地建造了分辨率达到国际最高的能谱仪。

2006年底，中国科学院物理研究所和理化所合作，使用KBBF棱镜耦合器件，进一步研制成功超高分辨角分辨光电子能谱仪，能同时高精度的测量电子在固体中的能量和动量，这进一步增强了激光超高分辨率光电子能谱仪对研究高温超导体和其他固体中电子奇异特性的功能。

这一重大科研成果引起了世界同行的高度关注。

美国几家重要研究实验室和大学，例如IBM公司、斯坦福大学，布鲁克海文国家实验等都已向中科院来函，要求提供KBBF棱镜耦合器件。

最近，陈创天院士与东京大学物性所继续合作，使用直接倍频方法，获得了狭带宽稳定的W级193nm平均功率输出。

这些实验结果的取得，将对未来激光能谱仪的发展、光刻技术、激光精密加工、生物基因工程的发展起到非常重要的作用，是我国在无机非线性光学晶体领域继续保持国际领先水平的重要保证。

后记
陈创天院士40多年的科研工作，就是中国非线性光学晶体的发展史。

他为提高我们国家科技在国际上的地位贡献自己的力量，作出了杰出的贡献，取得了多项创造性成果，多年来共有发明专利20余项，SCI收录论文120余篇。

他先后获得了1987年度第三世界科学院化学奖、1988年陈嘉庚物质科学奖。

1989年获全国先进工作者称号，并获“五·一”劳动奖章。

1990年获激光集锦（Laser Focus World）杂志颁发的工业技术成就奖，2004年获国家“973”计划先进个人奖，2007年获求是基金会颁发的求是杰出科技成就集体奖等荣誉。

《科学时报》 (2011-3-11 A7 人物)。