作为**向科技部有关部门建言“应发展半导体照明”的科学家,半导体照明联合创新国家重点实验室(以下简称实验室)主任李晋闽可谓眼光独到。李晋闽表示,目前实验室正致力于半导体照明核心设备的国产化推广,未来争取在国际半导体照明的技术标准、规范方面进一步抢占制高点。
孕育于sars时期的建议
2003年5月,北京正值sars肆虐,走马上任中国科学院半导体研究所(以下简称半导体所)所长不久的李晋闽,却仍然在思考与半导体照明相关的科研问题。1年前刚从美国做访问学者归来的他,脑袋里装满了大把新想法。
LED照明要凸显竞争力 需抢占“制高点”
李晋闽于1982年在西安交大本科毕业,1991年在中国科学院西安光学精密机械研究所获得光学专业理学博士学位,此后一直在半导体所从事半导体材料的研究工作,卓有建树。在美期间,他了解到美国、欧盟等国家和地区已相继推出国家的半导体照明计划,深受触动。
半导体照明是被誉为人类照明史上继白炽灯之后的第二次照明革命。半导体照明的能源消耗是普通白炽灯的1/10,而白炽灯使用寿命一般在500~1000小时,半导体照明光源理论上可达到10万小时以上,目前产品寿命也已达到3万~5万小时,相当于每天照明6个小时,有20年以上的寿命。随着我国能源形势的日趋严峻,发展半导体照明技术将为节约能源、发展绿色照明提供新契机。
2003年5月3日,时任科技部高新司司长李健应邀来到半导体所,听取李晋闽的汇报。李晋闽的ppt给李健留下了深刻印象,“我当时主要谈到了半导体照明的世界科学前沿动态,提出我国应该迅速推动半导体光源的发展,抢占半导体照明新兴产业制高点。”李晋闽向《中国科学报》记者回忆道。
李晋闽的建议获得重视,随后科技部组织有关专家,对半导体照明的研发方向进行广泛深入的调研。
同年6月,科技部会同其他六大部委和行业协会,紧急启动了“国家半导体照明工程”,成立了“国家半导体照明工程协调领导小组”,并紧急启动了“半导体照明产业化技术开发”国家“十五”科技攻关的重大项目,这标志着国家半导体照明工程已进入实质阶段。
称得上国内**好的团队
李晋闽介绍,2004年,全国数十家企业和科研单位开展了半导体照明关键技术科研攻关。半导体照明的核心技术是以氮化镓和铝镓铟磷等材料为代表的高亮度发光二级管,半导体所在此项技术上有坚实的基础和一支科研队伍,在核心技术上有自己的特点,在半导体照明技术攻关上发挥了非常重要的作用。
“**开始,半导体照明的功效不如节能灯,只有20~30流明每瓦,但经过技术攻关,现在这一方面早已超过节能灯,基本是其两倍,未来还可能更高。”李晋闽说。
2003~2013年,国家对于半导体照明工程的重视程度和资金投入也日渐增加。李晋闽介绍,“十一五”期间,国家拨款3.5亿元研发资金;“十二五”期间,国家将会拨出12亿元用于科研攻关和技术推广。
“这么多年来,在国家和中科院的支持下,我们研究团队从十几个人,发展成为研发设备超过2亿元以及100余人研发团队的**实验室,基本上是国内**好的团队。”李晋闽对自己的团队充满信心。他说,实验室不但拥有多项重大科研成果,而且在推动照明技术的产业化方面也颇有成效。
2012年,实验室科技成果转移转化到广东省的mocvd重大装备技术取得了重大进展。mocvd设备是半导体照明技术的核心装备,主要用来制作led芯片。研制开发的48片mocvd首台样机不仅经过了真空、压力、温度、旋转、自动传输等一系列设备性能指标实验考核,同时进行了氮化镓以及氮化物led的外延工艺考核,所外延的氮化物材料,分别由国内多家主流芯片公司进行了芯片制造及性能测试。
经多家第三方检测的结果表明,用此48片mocvd样机外延的氮化镓材料,其各项性能指标达到同类国际mocvd设备产品的水平。1年多的时间内,半导体所的mocvd设备已经在国内销售了六七台。
在技术产业化方面,李晋闽团队与扬州市政府、湖南湘煤集团合作的半导体照明芯片生产基地,也早已经跻身国内前五强。
抢占半导体照明制高点
从2003年的倡议到2013年的辉煌,国家半导体照明工程已经进入第十个年头。李晋闽的实验室也获得巨大发展。回顾这十年半导体照明行业的进程,李晋闽颇有感慨:“在全球激烈的竞争中,唯有抢占制高点,才有可能使我国半导体照明产业具有可持续发展能力并参与国际竞争。当下的两大制高点就是重大核心装备和高端外延材料技术。”
事实上,早在2007年一个偶然的机会,扬州市政府得知中科院半导体所在高端外延技术方面具有很好的积累,便主动与李晋闽合作,邀请他去扬州,请其为扬州的led产业出谋划策。李晋闽提出了扬州应该发展“高端外延产业”的建议,让相关的企业聚集在一起,以降低成本,同时形成研发优势。此后,扬州led产业发展如火如荼,并**终被科技部批复为“国家半导体照明产业化基地”。
同样的事情也发生在广东。2010年在时任广东省委书记汪洋给时任中国科学院院长路甬祥的一封信中,明确提出希望得到中科院的支持,将半导体所的mocvd重大核心装备的研发成果落地广东。现在,李晋闽团队与广东合作生产的mocvd设备发展态势良好。
李晋闽认为,发展半导体照明产业可以大规模节约能源,有效保护环境,对实现我国的可持续发展具有重大的战略意义,“同时该产业也是**一个兼具技术密集型和劳动密集型的产业”。