硅材料閃爍藍寶石之光 南昌大學材料科學研究所自主開發藍色發光二極管 (2005-04-05)
發布時間:2007-12-04
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來源:科技日報
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走進南昌大學材料科學研究所,墻上寫著一行醒目的標語:“多發光,少發熱”,仔細琢磨,覺得有點不對勁。人們通常用發光、發熱來形容做貢獻,“多發光”是好事,這“少發熱”作何解釋?所長江風益教授一語道破天機:“對于發光體來說,少發熱才省電?!?
南昌大學材料科學研究所成立于1994年3月。2001年4月經教育部批準,依托該所建立了教育部發光材料與器件工程研究中心,研究工作涵蓋發光材料制備、發光器件制作、發光材料生長設備的研制、發光器件應用等方面。最近,該中心在Si襯底上獲得了高質量的GaN基多量子阱LED外延材料,并研制成功硅襯底GaN藍色發光二極管。用該外延材料的芯片合格率達87%,輸出光強高達18?30mcd,獲得了可以實用、性能優良的Si襯底GaN藍色LED器件,主要性能指標好于國外文獻報道水平。教育部組織專家對該項目進行了驗收,目前已經通過。
藍色發光二極管用途十分廣泛,主要包括手機背光源、手機來電閃發光電池、儀器及汽車音響顯示面板背光等。目前國外商品化GaN材料是在Si襯底或藍寶石上生長的。由于GaN與Si襯底間存在巨大的晶格失配和熱失配的難題,在Si襯底上很難得到器件質量的GaN材料,而國內現有的常規藍寶石生長GaN材料工藝路線有可能在發展過程中設計知識產權糾紛,在此情況下,硅襯底成為研究人員矚目的焦點。
江教授說:“在硅上做發光器件是整個領域都夢寐以求的事?!痹S多國家都投入了這項工作,也取得了一定進展,但由于硅材料存在熱膨脹系數不同等難題,該技術一直沒能取得突破?!拔覀儺敵跻仓皇潜е囈辉嚨膽B度,沒想到很快就入了門,現在只有我們達到實用水平,但目前還只是小批量生產,沒有推向市場?!睋<以u價,南昌大學的硅襯底藍色發光二極管材料及器件工藝路線為我國發展自主知識產權的發光材料開辟了嶄新的空間。
在實驗室里,江教授展示了硅襯底GaN藍色發光二極管。隨著電源接通,小小的二極管放射出璀璨的光芒,雖然是白天,但依舊光彩奪目。江教授說:“如果是用藍寶石,達到這個亮度很正常,但是用硅就已經很不容易了。我們的目標是用一半的能耗達到和藍寶石一樣的亮度,現在亮度還沒有達到,下一步工作是繼續提高亮度,降低成本。”