第5期第五讲:硅衬底LED技术创新之回顾(主讲人:江风益教授)

      2016年4月28日下午两点,我们有幸邀请到南昌大学江风益教授带来这一期天地现代工学讲坛,报告主要围绕对硅衬底LED技术创新的回顾。固体微结构物理国家重点实验室主任陈延峰教授代表学院向江风益教授赠与讲坛纪念品。

      首先,江老师带我们回顾了人类使用光源的演进过程,包括从光质好、但效率低、寿命短的白炽灯,到效率有所提升、但会带来环境污染的荧光灯,再到后来的白光LED等。LED的引入为人类的生活带来了很多的便捷,各种光电、显示产业得到了长足的发展,甚至用LED进行农业照明,仅利用蓝光和红光促进植物的光合作用,也是一项相当重要的应用。江老师指出,目前共有三条LED照明技术路线,分别是蓝宝石、碳化硅和硅衬底GaN基,其中最后一项就是江老师牵头完成的一项发明成果。不得不说,这一伟大进步着实来之不易,经历3000多次实验,终于推翻业界普遍认为的在硅衬底上制备高光效GaN基LED的不可能。因为GaN的生长必须在高温下(1020℃)进行,生长过程中没有任何问题,但是后续的降温过程中,由于Si的热膨胀系数比GaN小得多,带来龟裂,二者之间的张应力大约是Cu抗拉强度的4倍,这大大阻碍了产业化的推进,试想,片子都开裂得不完整,如何投入生产投入应用呢?但江老师团队引入网格思想,即制备SiO2网络线,在特定条件下,保证GaN无法在SiO2上生长,这便带来了在硅衬底上的无龟裂外延膜。当然这些说起来感觉并不是很困难,但在实际实验尝试中,会遇到各种各样的问题,正如江老师在报告提到的硅衬底GaN基LED外延结构共有30余项单元技术,70余项外延,4000多个生长参数,我们不经感慨,实验真非一朝一夕可以完成;相反,19年的科技发明之路,包括7年的跟踪和12年的创新,历经各种尝试和压力,真的是“梅花香自苦寒来”啊!

      除此之外,江老师还与我们分享了创新过程的十大难关,一一介绍他当时面临的困难和选择,在重大的压力之下,江老师说因为自己还是很想做出点东西出来的,坚持一下就过来了。这样的井冈山精神深深感染着在座的每一位老师和同学,主持人芦红老师最后说,希望LED之光能够照亮我们每个人的科研之路,大家共勉!

(李敏)