第1章 概述
1.1 基本概念
人工晶体是根据结晶物质的物理化学特性，在认识和掌握一般晶体的生长规律与生长习性的基础上，运用多种单晶生长技术或方法，在特定生长设备中生成或合成出的。
自然界有很多物质都是晶体，比如地上的石头、沙土。沙土的晶面、晶形无法用肉眼观察到，但它却实实在在是由晶体构成的。构成物质的离子、原子或分子在空间作长程有序的排列，形成一定的点阵结构，就是晶体；而内部没有长程有序排列（只有短程有序）的物质就是非晶态固体，如玻璃、石蜡、橡胶等。晶体通常具有规则的外形，棱角分明。
除自然界存在的晶体外，我们还能制备出自然界不存在的、按照一定意图生成并具有应用价值的新型晶体结构。人工晶体是人类认识自然和改造自然能力与智慧的结晶，其中的关键技术是人工晶体的生长或合成技术以及生长设备的研制与制造技术。
人工晶体研究的对象有两种。
一种是用人工的方法合成并生长出自然界已有的晶体，如水晶、云母、金刚石、食盐（NaCl）、红宝石（Al2O3：Cr3+）、人工合成的胰岛素等。
自然界已有的晶体中有些质量不好；有些质量虽好，但自然界中存量少。
如我国水晶因过度开采在20世纪70年代供应紧张，后来通过水晶的人工合成研究来进行弥补。目前我国人工合成水晶的产量非常大，达几千吨。
日本侵华时曾破坏性地大量开采我国的云母矿，造成了我国后来天然云母的匮乏，也是通过人工合成云母来缓解。
天然金刚石价格较为昂贵，我国产量少。目前人工合成金刚石已十分便利，人工合成金刚石虽比天然的小，但已能满足一般性的需求。金刚石是自然界中硬度最大的物质，“没有金刚钻，不揽瓷器活”，人工合成金刚石广泛用于各种切割工具。过去人工合成金刚石的产量美国位居世界第一，日本其次，我国居第三位。现在我国产量居世界第一，每年5亿克拉（但人均产量还是低的）。
世界上第一台激光器的工作物质是红宝石。天然红宝石色彩丰富，常用于制作各种首饰。但因为含有包裹体，天然红宝石在科学研究中的应用价值不大，只有无包裹体的人工红宝石才能用于科学研究。
胰岛素从人体内提取的量非常的少，而人工合成可以生长出大量的胰岛素供医药等使用。
人工晶体研究的另一内容就是用人工的方法合成并生长出自然界没有的晶体，如单质的Si与Ge、化合物的Y3Al5O12、KTiOPO4等无机晶体，以及有机晶体青霉素、硝基苯胺等。Si是半导体工业的基础，自然界中没有单质的硅存在，人工合成硅单晶主要是从二氧化硅中制备。Y3Al5O12是目前经常使用的激光器的工作物质，掺Nd的Y3Al5O12激光器能发射1064nm的激光。KTiOPO4，简称为KTP，是一种性能优良的非线性光学晶体。这类化合物在自然界中都不存在，人们一般通过先合成后制备的方法来生长出单晶。
人工晶体是近代晶体学的重要分支学科，是材料科学的重要组成部分及其研究探索发展的前沿领域，属于新材料之范畴。人工晶体的学科基础是化学、凝聚态物理、电子学与光学等。人工晶体学科的创立与发展是化学家、物理学家、晶体生长专家和光电工程技术专家等通力合作的结果和集体智慧的结晶。它的应用涉及电子学、微电子学、光学、光电子学、声学、磁学以及医学等许多重要的学科领域。在人类已进入以计算机为先导的信息科学时代的今天，人工晶体的研究与发展更展示出其重大的价值和深远的意义。
工程用人工晶体主要包括：激光晶体、闪烁晶体、光学晶体、线性光学晶体、光折变晶体、声光晶体、磁光晶体、单晶光纤、宝石晶体、压电晶体、金刚石超硬晶体、半导体晶体和纳米人工晶体等。