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江教授展示了硅衬底GaN蓝色发光二极管

2019-04-29 08:38

  走进南昌大学材料科学研究所,墙上写着一行醒目的标语:“多发光,少发热”,仔细琢磨,觉得有点不对劲。人们通常用发光、发热来形容做贡献,“多发光”是好事,这“少发热”作何解释?所长江风益教授一语道破天机:“对于发光体来说,少发热才省电。”

  南昌大学材料科学研究所成立于1994年3月。2001年4月经教育部批准,依托该所建立了教育部发光材料与器件工程研究中心,研究工作涵盖发光材料制备、发光器件制作、发光材料生长设备的研制、发光器件应用等方面。最近,该中心在Si衬底上获得了高质量的GaN基多量子阱LED外延材料,并研制成功硅衬底GaN蓝色发光二极管。用该外延材料的芯片合格率达87%,输出光强高达18—30mcd,获得了可以实用、性能优良的Si衬底GaN蓝色LED器件,主要性能指标好于国外文献报道水平。教育部组织专家对该项目进行了验收,目前已经通过。

  蓝色发光二极管用途十分广泛,主要包手机背光源、手机来电闪发光电池、仪器及汽车音响显示面板背光等。目前国外商品化GaN材料是在Si衬底或蓝宝石上生长的。由于GaN与Si衬底间存在巨大的晶格失配和热失配的难题,在Si衬底上很难得到器件质量的GaN材料,而国内现有的常规蓝宝石生长GaN材料工艺路线有可能在发展过程中设计知识产权纠纷,在此情况下,硅衬底成为研究人员瞩目的焦点。

  江教授说:“在硅上做发光器件是整个领域都梦寐以求的事。”许多国家都投入了这项工作,也取得了一定进展,但由于硅材料存在热膨胀系数不同等难题,该技术一直没能取得突破。“我们当初也只是抱着试一试的态度,没想到很快就入了门,现在只有我们达到实用水平,但目前还只是小批量生产,没有推向市场。”据专家评价,南昌大学的硅衬底蓝色发光二极管材料及器件工艺路线为我国发展自主知识产权的发光材料开辟了崭新的空间。

  在实验室里,江教授展示了硅衬底GaN蓝色发光二极管。随着电源接通,小小的二极管放射出璀璨的光芒,虽然是白天,但依旧光彩夺目。江教授说:“如果是用蓝宝石,达到这个亮度很正常,但是用硅就已经很不容易了。我们的目标是用一半的能耗达到和蓝宝石一样的亮度,现在亮度还没有达到,下一步工作是继续提高亮度,降低成本。”

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