我眼中的晶能“芯”

江風益

南昌大學副校長，教授，博士生導師，教育部發光材料與器件工程研究中心主任，教育部半導體照明技術創新團隊負責人。領導的課題組承擔并完成了863計劃等國家課題10多項，創造性發展了一條新的半導體LED技術路線---硅襯底LED技術路線，創建晶能光電(江西)有限公司，出任公司總裁。

人們期望LED照明具有高電光轉換效率、高可靠性能和低成本，只有這三個條件同時具備時半導體照明才能真正走向千家萬戶，造福人類。

目前為止，用于半導體照明的LED芯片按外延襯底劃分有三條技術路線，即藍寶石襯底LED技術路線、碳化硅襯底LED技術路線、硅襯底LED技術路線。這三條技術路線都處在大力研發和生產之中，前二條技術路線相對領先，第三條技術路線與前兩條技術路線相比，水平差距在不斷縮小，目前尚不清楚哪條技術路線將是終極半導體照明技術路線。但有一共同特點，性能最好的功率型LED器件，均走到“剝離襯底將外延膜轉移到新的基板”制備垂直結構LED芯片技術路線上來。其主要原因是，這種剝離轉移垂直結構LED工藝路線，為制備高反射率的反射鏡和高出光效率的表面粗化技術提供了便利，同時因p-n結距散熱性能良好的新襯底(基板)很近，非常有利于器件散熱，從而有利于提高器件的使用壽命，也有利于加大器件工作電流密度。在這三條技術路線中，硅襯底技術路線只需要用簡單的濕法化學腐蝕就可去掉襯底，屬無損傷剝離，非常適合剝離轉移，有利于降低生產成本。

在國家863計劃、電子發展基金等課題的資助下，南昌大學創造性發展了一條新的半導體照明技術路線——硅襯底LED技術路線，改變了日美等國壟斷LED照明核心技術的局面。該團隊發明了一種特殊過渡層和特定的硅表面加工技術，克服了外延層和襯底之間巨大的晶格失配和熱失配，在第一代半導體硅材料上，成功地制備了高質量的量子阱結構的第三代半導體GaN材料，研制成功硅襯底藍光、綠光和白光LED，該發光效率、可靠性與器件壽命等各項技術指標在同類研究中處于國際領先地位，并在國際上率先實現了這一新技術產品的批量生產，功率型硅襯底白光LED光效達到90-100lm/W，并成功地運用在路燈、球泡燈、射燈和手電筒等場合。

盡管硅襯底LED技術路線起步較晚，但該單位在短短幾年內成功地開發出高性價比的功率型LED器件并與具有幾十年底蘊的藍寶石襯底LED和碳化硅襯底LED技術路線競爭市場，則表明硅襯底技術路線發展潛力巨大，為開辟具有中國特色的半導體照明技術路線奠定了重要基礎。

目前，國內外采用第三條技術路線進行半導體照明芯片研發的單位越來越多，國際上一些LED大廠紛紛加入到這一行列中來。有些國際專家甚至斷言，硅襯底LED技術路線就是未來半導體照明芯片生產的終極技術路線。由此新的技術路線引發的半導體照明核心技術的競爭正在全球掀起。盡管我國在此領域目前領先，但絲毫不能輕“敵”，還須快馬加鞭，既要將現有的成熟產品擴大生產規模，還要加大研發力度，繼續提升發光效率，開發性價比更優的高檔芯片，保持企業良好的可持續發展態勢，打造具有國際競爭力的民族品牌。