照亮世界的“中國創造”

在“只發光、不發熱”的LED照明世界里，南昌大學教授江風益與他的科研團隊孜孜以求十余年，終于開創出擁有完全自主知識產權的、世界上第三條技術路線。得知這條路線被評為2015年度國家技術發明獎一等獎，江風益坦言“絲毫不敢松懈”。因為，在風起云涌的LED產業發展的世界浪潮里，“中國創造”并不代表其產業的“中國效益”，迎接他的將是更多的跋涉與沖刺。

獨辟蹊徑的“中國之路”

作為發光二極管的英文縮寫，LED照明如今已廣為人知。由于其顯著的光電節能效應，業內人士斷言：在不久的將來，它必將取代幾乎所有的高中低端傳統照明領域。

在江風益之前，國際上LED技術路線可分為碳化硅襯底和藍寶石襯底兩種，即在碳化硅或藍寶石的底板上根據發光顏色的不同，分別“生長”不同的半導體無機材料（比如藍光“生長”氯化鎵），最終生產出比傳統照明節電40%～80%的發光器件。因成本的原因，這兩條技術路線俗稱為“貴族路線”和“大眾路線”，其發明者曾經分別獲得美日兩國政府最高科技獎，藍寶石襯底路線的三位主要發明人甚至摘取了2014年度諾貝爾物理學獎。

2003年，基于難以逾越的技術保護壁壘等因素，跟蹤了上述兩條技術路線7年的江風益毅然決定放棄跟蹤。幾經比較之后，他選擇了一條全新的技術路線，即用硅襯底“生長”高光效GaN（氮化鎵）材料從而制備藍光LED。消息傳開，國內外業界幾乎立刻就給這條路線判了“死刑”。

用硅襯底，雖然成本低廉，但由于硅和GaN這兩種材料存在巨大的晶格失配和熱失配導致的外延膜龜裂、晶體質量差以及襯底不透明導致出光效率低等問題，長期以來，學術界視之為LED的“童話故事”并望而卻步。簡言之，硅與GaN存在著巨大的性能差異，要二者相輔相成屬于世界性難題，幾乎無成功的可能！

時年39歲的江風益卻認為，從不可能中找出可能、于個性中遴選出共性，從來就是科學探索的必經之路。抱著“不撞南墻不知究竟”的信念，在南昌大學的鼎力支持下，他帶著鋪蓋一頭扎進實驗室中，用60萬元貸款購買的實驗設備和材料，開始了艱苦的科研之旅。

從科研立項到小試成功的1000多個日子里，在食不甘味、晝夜不察的“新常態”下，隨著硅與GaN兩個小伙伴從陌生到熟知與相融，LED照明家族中，徐徐打開了一扇屬于中國的華彩大門。

獨領風騷的“中國之眼”

經過3000多次實驗，通過對70多種材料和4000多個參數設計，江風益科研團隊發明了在材料生長和芯片制造過程中克服巨大張應力的方法、結構和工藝技術，在國際上率先研制成功高內量子效率硅襯底藍光LED外延材料和高取光效率、高可靠性單面出光藍光LED芯片，其出光方向性和均勻性優于多面出光的其他技術路線，各項指標均處于國際領先地位。

在南昌大學國家硅基半導體照明工程技術研究中心，江風益領著筆者穿過一臺臺（套）高精尖的機器設備，來到正在封裝的儀器旁。一張張大小不一的芯片被激光點擊著，猶如星空中閃爍著的一只只俏皮的眼睛。江風益自豪而興奮地介紹，三條技術路線均可制備薄膜型芯片，硅襯底技術路線不但成本最低，而且在大功率LED芯片制備上獨具優勢，同時因為屬于原始創新，先后獲得了授權國內外發明專利147項（其中國際發明專利76項），這就從根本上避免了與另外兩條技術路線發生專利糾紛。

江風益認為，如果說當初對技術路線的選擇有著“撞大運”般的堅守與執著，那么此后科研進程中的點滴成就都飽含著國人關注的殷切目光，尤其在科研進程的每一個關鍵節點，都離不開國家有關部門和當地政府堪稱“樣板”的扶持與鼓勵，離不開風投機構的慧眼識珠。

10多年來，江風益團隊始終處于“百尺竿頭”的激勵之中，他動情地說，從過去點“洋油燈”到如今的“中國牌半導體燈”，既是對“中國夢”的真切詮釋，也是對“堅定信念、艱苦奮斗，實事求是、敢闖新路，依靠群眾、勇于勝利”的井岡山精神的生動踐行。

獨創未來的“中國之光”

由于LED照明具有重大節能減排價值，是國內外重點發展的戰略性新興產業，因此，江風益團隊從科研伊始，便實行技術與工藝互為促進的“兩條腿走路”模式，即在研究取得階段性成果后，適時創建新企業，在產業化過程中使科研成果走向成熟。

最早與江風益團隊科研成果對接的企業，是創建于2006年初的晶能光電（江西）有限公司。這家位于南昌高新技術開發區內的高科技企業，2011年即與蘋果、谷歌等公司一起被美國麻省理工學院《科技創業》雜志評選為全球最具創新力企業50強之一。

經過近10年的產業化發展，江風益團隊從襯底加工、外延生長、芯片制造到器件封裝均發明了適合高光效藍光LED生產的關鍵核心技術，且自成體系。通過對工藝、技術的不斷升級換代，從LED的小功率芯片到大功率芯片先后實現了量產，并初步形成了獨具特色的上中下游產業鏈，推出了30多種產品，成功應用于路燈、手電、礦燈、射燈、彩屏、家電數碼、汽車大燈等通用照明和特種照明領域。按照國家半導體照明工程研發與產業聯盟的計算方法推算，2014年銷售的硅襯底GaN基藍光LED產品年節電量達5.8億度，減排52萬噸。

“晶能模式”在市場上形成強勁競爭力的同時，引導了眾多國際LED知名企業從事同類研發，有力地提升了我國LED技術及工藝在國際上的地位，同時也使江風益團隊的壓力陡增。江風益透露，硅襯底紅光、黃光等其他光色LED研發技術正在緊鑼密鼓地研發之中，目前已日趨成熟。隨著“哪里有光、哪里就有LED身影”的國家半導體照明工程的深入推進，他充滿信心地表示，具有自主知識產權的LED“中國創造”，將在“起大早趕大集”的LED產業浪潮中映照出奪目的“中國之光”！