1. 获奖项目:V缺陷三维PN结及应用
基础性元器件LED,历经六十多年发展,发光效率不断提升,应用范围不断扩大,节能效果和产业价值显著,获奖项目在此进程中作出了世界性差异化贡献。项目专注硅基氮化镓LED,跳出国外技术路线延长线,走出自主研发新路径,率先突破其高光效蓝光/绿光/黄光/红光LED材料与芯片技术,从基础研究起步做到了产业化。项目发现,该材料位错诱导的大V缺陷(P层嵌入)三维结构具有增强空穴注入量子阱和提高量子阱质量等有益作用,打破“位错缺陷越少越好/越小越好”传统认知。提出V缺陷三维PN结理论方法,使PN结界面由二维发展到三维,空穴注入量子阱的路径从势垒高的极性面转变为从势垒低的半极性面,使V缺陷从“有大害”到“有小害”发展为“有大用”。由此,大幅提升LED黄光光效、氮化镓红光光效和蓝绿光电注入效率;开拓纯芯片照明技术路线(无荧光粉),产品批量应用于高品质路桥照明和氛围照明等场景;显示芯片批量应用于特种专项显示器和汽车交互屏等。实现硅基氮化镓LED与硅基CMOS光电集成,研制成功微型显示屏及首款黄光AR眼镜。项目理论方法获国际一流同行公认,被推广应用到量大面广的蓝宝石基,显著提升其红光/黄光/绿光/蓝光LED光效。项目推进半导体照明显示国际产业发展。
2. 获奖人介绍:
江风益,中国科学院院士,南昌大学教授,南昌实验室主任。
长期从事半导体发光材料生长、芯片制造、器件物理与专用装备研发工作,跳出国外技术路线的延长线,带领团队另辟蹊径,深耕硅基氮化镓LED,率先突破其高光效蓝光LED材料芯片技术,开拓半导体照明芯片第三条路线,实现产业化。发现位错诱导的大V缺陷(P层嵌入)三维结构增强空穴注入量子阱和提高量子阱质量等有益性,打破“位错缺陷越少越好/越小越好”传统认知。提出V缺陷三维PN结理论方法,使PN结界面由二维发展到三维,空穴注入量子阱的路径从势垒高的极性面转变为从势垒低的半极性面,大幅提升LED黄光光效、氮化镓红光光效和蓝绿光电注入效率。开拓纯芯片照明路线(无荧光粉),产品批量应用于高品质路桥照明和氛围照明等场景;显示芯片批量应用于特种专项显示器和汽车交互屏等。理论方法被推广到蓝宝石基LED,显著提升其发光效率。实现硅基LED与硅基CMOS集成,研制成功黄光AR眼镜。
江风益曾获国家技术发明一等奖、全球半导体照明突出贡献奖。
张建立,南昌大学研究员,现任南昌实验室首席科学家。
从事硅基氮化镓LED研究,在铟镓氮黄光LED外延材料生长研究中取得重要进展。此后,深耕铟镓氮长波长LED,创新发展了硅基氮化镓过渡层、准备层、量子阱材料生长新技术,解决了外延膜应力大、高铟组份量子阱相分离等问题;研究并揭示了V缺陷生长机理,实现了V缺陷三维PN结可控生长;基于V缺陷三维PN结理论方法,成功研制峰值光效超70%的铟镓氮黄光LED材料,突破“黄光鸿沟”国际难题;成功研制峰值光效高达48%的铟镓氮红光LED材料,将氮化镓基高效发光拓展到红光波段;发明无蓝光纯芯片LED照明光源,在高品质路桥照明和氛围照明等场景实现了批量应用。创新成果为纯芯片照明技术和微显示屏光电集成提供了核心材料支撑。
张建立曾获江西省自然科学奖特等奖、中国通信学会科技奖一等奖、中国照明学会科技创新奖一等奖,入选国家科技创新领军人才计划。
吴小明,南昌大学研究员,现任南昌实验室总工程师。
从事氮化镓LED器件物理研究,实验发现空穴载流子从V缺陷侧壁增强注入平台量子阱的有益性,打破传统认知,推动了V缺陷研究从“如何避免”到“如何利用”的转变。专注于硅基氮化镓黄光LED芯片产业化技术研究开发工作,创新发展了芯片转移新技术、表面粗化新技术、光刻至简等工艺方法,解决了大失配薄膜型发光芯片制造难度大、良率低等问题,大幅降低该发光芯片制造成本、显著提升生产效率,实现稳定量产,产品通过了较为严苛的可靠性验证,为纯芯片无荧光粉照明技术路线提供了核心芯片支撑,推动了硅基氮化镓黄光LED芯片批量应用于高品质室外路桥照明、室内氛围照明和教室照明、特种专项显示器、汽车交互屏等场景。获授权发明专利20项。
吴小明曾获江西省科技进步奖一等奖、江西省自然科学奖特等奖。