新華社南昌8月14日電 題:掌握核心技術,這條道路必須走
新華社記者郭強、餘賢紅
2016年2月3日,來到江西的南昌大學,考察了國家矽基LED工程技術研究中心實驗室。這個實驗室由江風益教授牽頭研究的“矽襯底藍色發光二極管”項目,獲得2015年度國家技術發明獎一等獎。
聽取實驗室研究成果介紹,察看芯片制作流程,了解實驗室科技創新、人才培養、産學研結合等情況,并參觀了南昌光谷展廳,肯定他們攻科研難題和抓成果轉化決心大、目标高、工作實、成效好。指出,掌握核心技術的過程很艱難,但這條道路必須走。
早上8點,到國家矽基LED工程技術研究中心的辦公室采訪江風益,我們撲了個空。他的學生告訴我們:“你們找錯地方了,江老師很少待在辦公室。”
這個研究中心位于南昌高新區,3層樓裡有裝備制造、材料生長、芯片制備等6個實驗室。“哪裡有解決不了的問題,老師就會出現在哪。你們隻能打他手機了。”
手機接通,那一頭傳來帶着江西口音的普通話:“我在一樓的金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)設備間這兒,今天忙得緊!”
江風益在位于南昌高新區的實驗室内工作(2022年8月5日攝)。新華社記者 周密 攝
走進實驗室,7台MOCVD設備整齊排列。它們是半導體照明芯片的關鍵材料制造設備。最大的設備前面,一個穿着白色防塵服、中等個頭的人,正在給大家做指導。
設備指示燈一閃一閃,操作台屏幕上的數據不斷變化。“做實驗就得不斷去試錯。”做講解的人提高了聲音。他就是江風益。
59歲的江風益是中科院院士、南昌大學副校長,可他更願意别人叫他“江老師”——他喜歡這個稱呼。
我們叫了一聲“江老師”。他招手示意我們在旁邊坐下:“你們等等。這會兒我們黃光LED的實驗正遇到一個難題呢。”
發光二極管,英文簡稱LED,是一種常用的發光器件。黃光LED,是江風益這幾年主攻的關鍵核心技術。它無需稀土熒光粉、無藍光危害,被視為可能取代當前“藍光LED 稀土熒光粉”的人造照明光源。
沒想到,這一等,就是好幾個小時。轉遍實驗室,我們又跟着江老師走進三樓辦公室。
脫下防塵服的江老師,白襯衫被汗濕透了。“現在科研條件多好啊!”他指指窗外,“我們從南昌大學校園裡搬到高新區,這個實驗樓有近9000平方米。剛起步時,實驗室隻有60平方米,借了60萬元買設備,就開始研究藍光LED。”
拉上窗簾,打開屋裡的燈,話匣子就從這滿屋的“光”開啟。
“這個天花闆吊燈就是我這裡研制的,以人眼比較舒适的紅、黃光為主。”江老師“開課”了:從煤油燈、白熾燈、熒光燈到藍光LED,以前一次次照明技術都是由國外定義。
“比如,煤油燈叫洋油燈,就是因為當時燈油是進口的。LED照明技術也是在國外獲得突破,但我們不能一直點洋LED燈!”
今天廣泛應用的藍光LED,在本世紀初核心專利還被國外壟斷。這深深刺痛了江風益。
他決心另辟蹊徑,選擇在矽襯底上長材料做芯片。這一過程工序繁多,僅材料結構就有70多層、生長程序有100多步,涉及2000多個參數。
“每個參數都是一個變量,每次調整都是一次試錯,找到最優方案,要經過成千上萬次試錯。”他說。
這條“追光”之路,江風益走了19年。他成功研制出矽襯底藍光LED材料與芯片技術,讓我國成為世界第三個擁有藍光LED技術自主知識産權的國家。
打開桌上一盞柱形的台燈,柔和的黃光鋪灑在桌面上。江老師高興地拍拍它:“這是金黃光LED,更好也更難的LED照明技術!”
2011年,江風益在主攻藍光LED的同時,已把目光投向了黃光LED。但在國内外科研人員面前,有一個“黃光鴻溝”——黃光光效大幅低于藍光,光效難以突破10%。
拉開抽屜,江風益拿出厚厚一摞日記本,裡面記的是每一天的科研進展。這個習慣,他保持了近30年。
20世紀90年代,由南昌大學潘傳康(中)、江風益(右)及鄭戴仇三位教授合作完成的應變超晶格結構研究取得重大成果。他們首創的離子束溝道分層掃描技術将測量精度提高了一個數量級,屬當時國際領先水平(資料照片)。新華社記者宋振平 攝
翻開最上面的日記本,在一頁“9.4%”的數字下面,江風益重重畫了幾道線:“這是一道坎。”
當時,實驗室有4台MOCVD設備。江風益拿出3台做藍光,1台做黃光。“投入很大、前途未知,我步子不敢邁得太快。”
但這台機器上做出的黃光光效,就停在了9.4%。
“我當時有過遲疑,心想這條路能走通嗎?”江風益把日記本往後翻。
日記本裡,多是一天一頁的科研數據。但2016年2月3日那一天,江風益寫了密密麻麻5頁。他記下的是考察時的情景與囑托。
“我們決定拿出3台設備做黃光,幹起來!”江風益站起來,給我們翻櫃子裡的文件,“你們看,國家的支持多起來了,省裡、市裡的扶持政策也有了,趕上這樣的好時候,我們有什麼借口不努力呢?”
江風益和團隊“釘”在了實驗室。餓了,在實驗室吃盒飯;累了,找地方打個盹。“曾經最長有一星期沒出過大樓。”他指着屋裡那張床說。
江風益在位于南昌高新區的實驗室内與團隊成員一起工作(2022年8月5日攝)。新華社記者 周密 攝
40天後,光效就突破了“黃光鴻溝”,達到12.2%。但後來,這個數值又不動窩了。
“就知道,這個鴻溝沒那麼好跨!”江老師說到這裡頓了頓,“我經過思考提出,改設備!拿進口的MOCVD設備‘開刀’,大家聽說後都說我膽太大。”
一個多月裡,他帶着兩名設備專家和一批工程師加班加點,6次大改、10多次小改,硬是讓MOCVD的性能大幅提升。
2016年5月5日,接近百天的攻關後,江風益一早來到實驗室。大家都盯着屏幕,新設備制造的芯片和器件測試結果出來了——17.2%!
有學生大喊起來。一向内斂的江風益也高興地鼓起掌。
“12%的時候我心裡還沒底,到了17%,說明這條路可行。”
那天的日記是怎麼寫的?
“2016-05-05,結果:光效達17%……如果進一步優化,就有希望達到25%以上……”
猜到我們在想什麼,江老師說:“我覺得離對我們的囑托還差得遠呢,不能驕傲。”
2016年10月26日21.4%、2018年7月16日24.3%、2020年11月25日27.9%……黃光光效一次次突破,不斷刷新世界紀錄。
江風益的“追光”之路還在延續。這兩年,他們不斷提升黃光光效,也加快了成果轉化。站起來向窗外看,老江指着不遠處的艾溪湖公園金黃色景觀燈說:“那就是我們的金黃光LED,已經實現了量産。”
天黑了,我們起身告别。“今天不能留你們吃晚飯了。”江風益歉意地跟我們握手,也透露了一個好消息,“我們在黃光上又有大突破,在特定工作點最高光效達50%以上!”
江風益送我們下樓,隻見研究中心大廳牆上寫着六個紅色大字:多發光,少發熱。
他特意停下了腳步說:“這句話有三重含義:一是在LED領域,要多發光就要少發熱;二是為人處世要潛心做事,少頭腦發熱;三是在科研中要耐得住寂寞,少湊熱鬧。”
揮手告别,江風益轉身又走進了實驗室。
來源: 新華網
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