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2015国家技术发明一等奖:硅衬底高光效GaN蓝色发光二极管
柏岩 2016-01-08
导语

1月8日上午 ,2015年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行,南昌大学江风益团队的“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”项目荣获国家技术发明一等奖。

1月8日上午 ,2015年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行,南昌大学江风益团队的“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”项目荣获国家技术发明一等奖。

“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”项目获奖团队成员包括江风益(南昌大学)、刘军林(南昌大学)、王立(南昌大学)、孙钱(晶能光电)、熊传兵(南昌大学)、王敏(中节能晶和照明)等六人。该奖项的获得,实现了江西省在“国家技术发明奖”这项大奖中一等奖“零”的突破,也是地方综合性高校的一个殊荣。

1996年,经过三年时间的技术跟踪,江风益决定带领团队转向自主核心技术的研发,在一个欠发达省份的地方高校中,拉开了从事GaN蓝光LED研究、自主创造光明“中国芯”的序幕。历经19年的科研攻关,在LED照明技术上取得突破性成果,成功研发出硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管,并在市场应用上取得明显经济效益和社会效益,走出了一条“硅基发光,中国创造”的新路线。

世界上第一支LED诞生于1962年,正式作为照明光源,是日本在1993年取得的突破,这项蓝宝石衬底GaN基蓝光LED技术获得2014年诺贝尔奖。1995年,美国成功研发碳化硅衬底GaN基蓝光LED技术,获得2003年美国总统技术发明奖。而南昌大学硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管的诞生,使中国成为世界上继日美之后第三个掌握蓝光LED自主知识产权技术的国家。“中国芯”与日美技术形成全球三足鼎力之势,打破了日本蓝宝石衬底、美国碳化硅衬底长期垄断国际LED照明核心技术的局面,中国为之骄傲,世界为之震动。

LED照明具有重大节能减排价值,是国内外重点发展的战略性新兴产业。现有的三条LED照明技术路线,分别是蓝宝石、碳化硅和硅衬底GaN基LED技术路线。其中,前两条路线分别是以日本和美国为主发展起来的,主要贡献者分别获得日美两国最高科技奖,第三条路线是由我国发展起来的,即该项目发明成果。该项目经过近10年的技术攻关和生产实践,发明和不断完善了第三条LED照明技术路线,具有完整的自主知识产权,冲破了国外的专利束缚,产品在市场上形成独特的优势,有力地提升了我国LED技术在国际上的地位。

在硅衬底上制备GaN基LED一直是业界梦寐以求的事情。然而由于硅和GaN这两种材料巨大的晶格失配和热失配导致的外延膜龟裂、晶体质量差,以及衬底不透明导致的出光效率低等问题长期未能解决,致使业界普遍认为,在硅衬底上制备高光效GaN基LED是不可能的。该项目经过三千多次实验,攻克了这一世界难题,发明了在材料生长和芯片制造过程中克服巨大张应力的方法、结构和工艺技术,在国际上率先研制成功高内量子效率硅衬底蓝光LED外延材料和高取光效率高可靠性单面出光蓝光LED芯片,并率先实现了产业化,获授权发明专利68项,其中美国发明专利19项。由该项目成果创建了硅衬底LED芯片制造、器件封装和产品应用企业,推出了30多种产品,形成了硅衬底LED上中下游产业链,产品在国内外通用照明和特种照明中推广应用。

(本文来源:中国科技部)

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  • 2015年度
  • 国家技术发明
  • 发光二极管
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作者 柏岩

硕士生

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 金陵 本科生 北京大学 本科
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
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