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“多发光,少发热”,中科院院士江风益的一天

行业资讯 董唯 73浏览 0评论

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早上8点,到国家硅基LED工程技术研究中心的办公室采访江风益,大家扑了个空。他的学生告诉大家:“你们找错地方了,江老师很少待在办公室。”

这个研究中心位于南昌高新区,3层楼里有装备制造、材料生长、芯片制备等6个实验室。“哪里有解决不了的问题,老师就会出现在哪。你们只能打他手机了。”

手机接通,那一头传来带着江西口音的普通话:“我在一楼的金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备间这儿,今天忙得紧!”

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▲江风益在位于南昌高新区的实验室内工作(2022年8月5日摄)。新华社记者 周密 摄

走进实验室,7台MOCVD设备整齐排列。它们是半导体照明芯片的关键材料制造设备。最大的设备前面,一个穿着白色防尘服、中等个头的人,正在给大家做引导。

设备指示灯一闪一闪,操作台屏幕上的数据不断变化。“做实验就得不断去试错。”做讲解的人提高了声音。他就是江风益。

59岁的江风益是中科院院士、南昌大学副校长,可他更愿意别人叫他“江老师”——他喜欢这个称呼。

大家叫了一声“江老师”。他招手示意大家在旁边坐下:“你们等等。这会儿大家黄光LED的实验正遇到一个难题呢。”

发光二极管,英文简称LED,是一种常用的发光器件。黄光LED,是江风益这几年主攻的关键核心技术。它无需稀土荧光粉、无蓝光危害,被视为可能取代当前“蓝光LED+稀土荧光粉”的人造照明光源。

没想到,这一等,就是好几个小时。转遍实验室,大家又跟着江老师走进三楼办公室。

脱下防尘服的江老师,白衬衫被汗湿透了。“现在科研条件多好啊!”他指指窗外,“大家从南昌大学校园里搬到高新区,这个实验楼有近9000平方米。刚起步时,实验室只有60平方米,借了60万元买设备,就开始研究蓝光LED。”

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▲江风益在位于南昌高新区的实验室内工作(2022年8月5日摄)。新华社记者 周密 摄

拉上窗帘,打开屋里的灯,话匣子就从这满屋的“光”开启。

“这个天花板吊灯就是我这里研制的,以人眼比较舒适的红、黄光为主。”江老师“开课”了:从煤油灯、白炽灯、荧光灯到蓝光LED,以前一次次照明技术都是由国外定义。

“比如,煤油灯叫洋油灯,就是因为当时灯油是进口的。LED照明技术也是在国外获得突破,但大家不能一直点洋LED灯!”

今天广泛应用的蓝光LED,在本世纪初核心专利还被国外垄断。这深深刺痛了江风益。

他决心另辟蹊径,选择在硅衬底上长材料做芯片。这一过程工序繁多,仅材料结构就有70多层、生长程序有100多步,涉及2000多个参数。

“每个参数都是一个变量,每次调整都是一次试错,找到最优方案,要经过成千上万次试错。”他说。

这条“追光”之路,江风益走了19年。他成功研制出硅衬底蓝光LED材料与芯片技术,让我国成为世界第三个拥有蓝光LED技术自主常识产权的国家。

打开桌上一盏柱形的台灯,柔和的黄光铺洒在桌面上。江老师高兴地拍拍它:“这是金黄光LED,更好也更难的LED照明技术!”

2011年,江风益在主攻蓝光LED的同时,已把目光投向了黄光LED。但在国内外科研人员面前,有一个“黄光鸿沟”——黄光光效大幅低于蓝光,光效难以突破10%。

拉开抽屉,江风益拿出厚厚一摞日记本,里面记的是每一天的科研进展。这个习惯,他保持了近30年。

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▲20世纪90年代,由南昌大学潘传康(中)、江风益(右)及郑戴仇三位教授合作完成的应变超晶格结构研究取得重大成果。他们首创的离子束沟道分层扫描技术将测量精度提高了一个数量级,属当时国际领先水平(资料照片)。新华社记者 宋振平 摄

翻开最上面的日记本,在一页“9.4%”的数字下面,江风益重重画了几道线:“这是一道坎。”

当时,实验室有4台MOCVD设备。江风益拿出3台做蓝光,1台做黄光。“投入很大、前途未知,我步子不敢迈得太快。”

但这台机器上做出的黄光光效,就停在了9.4%。

“我当时有过迟疑,心想这条路能走通吗?”江风益把日记本往后翻。

日记本里,多是一天一页的科研数据。但2016年2月3日那一天,江风益写了密密麻麻5页。他记下的是习大大总书记考察时的情景与嘱托。

“大家决定拿出3台设备做黄光,干起来!”江风益站起来,给大家翻柜子里的文件,“你们看,国家的支撑多起来了,省里、市里的扶持政策也有了,赶上这样的好时候,大家有什么借口不努力呢?”

江风益和团队“钉”在了实验室。饿了,在实验室吃盒饭;累了,找地方打个盹。“曾经最长有一星期没出过大楼。”他指着屋里那张床说。

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▲江风益在位于南昌高新区的实验室内与团队成员一起工作(2022年8月5日摄)。新华社记者 周密 摄

40天后,光效就突破了“黄光鸿沟”,达到12.2%。但后来,这个数值又不动窝了。

“就知道,这个鸿沟没那么好跨!”江老师说到这里顿了顿,“我经过思考提出,改设备!拿进口的MOCVD设备‘开刀’,大家听说后都说我胆太大。”

一个多月里,他带着两名设备专家和一批工程师加班加点,6次大改、10多次小改,硬是让MOCVD的性能大幅提升。

2016年5月5日,接近百天的攻关后,江风益一早来到实验室。大家都盯着屏幕,新设备制造的芯片和器件测试结果出来了——17.2%!

有学生大喊起来。一向内敛的江风益也高兴地鼓起掌。

“12%的时候我心里还没底,到了17%,说明这条路可行。”

那天的日记是怎么写的?

“2016-05-05,结果:光效达17%……如果进一步优化,就有希翼达到25%以上……”

猜到大家在想什么,江老师说:“我觉得离总书记对大家的嘱托还差得远呢,不能骄傲。”

2016年10月26日21.4%、2018年7月16日24.3%、2020年11月25日27.9%……黄光光效一次次突破,不断刷新世界纪录。

江风益的“追光”之路还在延续。这两年,他们不断提升黄光光效,也加快了成果转化。站起来向窗外看,老江指着不远处的艾溪湖公园金黄色景观灯说:“那就是大家的金黄光LED,已经实现了量产。”

天黑了,大家起身告别。“今天不能留你们吃晚饭了。”江风益歉意地跟大家握手,也透露了一个好消息,“大家在黄光上又有大突破,在特定工作点最高光效达50%以上!”

江风益送大家下楼,只见研究中心大厅墙上写着六个红色大字:多发光,少发热。

他特意停下了脚步说:“这句话有三重含义:一是在LED领域,要多发光就要少发热;二是为人处世要潜心做事,少头脑发热;三是在科研中要耐得住寂寞,少凑热闹。”

挥手告别,江风益转身又走进了实验室。

9月14日-15日CLITI展期间,中国照明电器协会将在深圳举办“2022(第十二届)中国照明产业大会”。中国科学院院士江风益先生将出席本次活动,并作为特邀嘉宾围绕“半导体照明技术及应用前景”做发言。

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▲中国之光网总经理 洪兵(左);中国科学院院士、南昌大学副校长 江风益(右)

江风益

1963年生人,中国科学院院士,一级教授,博士生导师,现任南昌大学党委委员、副校长,国家硅基LED工程技术研究中心主任,科技部及教育部半导体照明技术创新团队带头人。

1984年于吉林大学物理系获学士学位。本科毕业后进入江西工业大学基础课部物理教研室工作;1989年于中国科学院长春物理所获硕士学位;1992年在南昌大学材料科学研究所工作,先后担任副教授、教授;2001年任半导体发光教育部工程研究中心主任。

曾获全国先进工编辑(2000),全国优秀科技工编辑(2010),“全国优秀共产党员”(2016),国家技术发明奖一等奖(2016)等。国际半导体照明联盟授予江风益同志“全球半导体照明突出贡献奖”。硅衬底LED技术发明人、晶能光电创始人。先后主持国家863计划、电子发展基金及江西省科技课题/项目30余项;获授权国内外发明专利90余项;发表SCI论文90余篇。

▲本文转载自微信公众号:新华社(ID:newsxinhua),原文字记者:郭强、余贤红,原新媒体编辑:邬金夫

来源:中国之光网

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