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文化理念
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使LED的发光波长覆盖从红色到蓝色整个可见光谱范围新匍京娱乐场手机版:,我国LED的发展起步于20世纪60年代

发布时间:2020-03-19 05:22    浏览次数 :

“我做了一辈子LED,看着LED在中国成长,能够看到LED产业现在的蓬勃发展态势,是一件非常高兴的事……”在接受记者采访时,方志烈教授感慨道。  方志烈教授被誉为中国LED元老、启蒙者之一。虽已年逾古稀,但依然活跃在LED产业、为中国LED产业提供前沿科研成果作出卓越贡献。  作为一位科学研究人员,他从上个世纪70年代就开始拓荒中国LED产业,从前端的半导体LED材料、器件的研究,到LED交通信号灯、LED灯泡、LED日光灯的研制,横跨四十载。  作为一名人民教师,他桃李满天下,著述等身。由他培养的多名研究生现都已成为半导体领域的技术骨干;由他撰写的多本著作都成为后继者进入半导体照明领域的“入门宝典”。  科学研究人员与人民教师的双重身份塑造了他“高调做事,低调做人。实事求是,为人师表。严于律己、热情待人。有问必答、乐于助人”的做人做事准则,这些准则也让他成为一位在业界受欢迎的人。  拓荒LED  方志烈教授与LED近四十载的缘分还得从1969年从事微波材料和器件的研发叙起。  1969年,在复旦大学任教的方志烈及其近30人的团队接到了开发化合物半导体、微波材料与器件的研究任务。这项任务需要从砷化镓的原材料开始,提纯到6个9的纯度,然后拉单晶,这对他们来说是一项庞大而又艰巨的任务。但全体人员经过三年齐心合力的努力后,终于攻克难关,研究出了部队所需的产品。  然而在当时,这种产品在市场上并没有销路,眼看着几十人的团队需要寻找新的研究和发展方向。方志烈作为主要技术负责人,注意到了国际上LED产业刚刚启动的发展情况,认为“LED应该会有比较好的前景,团队可以在这方面为国家做点贡献。”与团队人员进行讨论后,决定开始切入LED。  LED原材料也为砷化镓,所以方志烈及其团队最早开始研究外延生长。方志烈团队在微波器件材料外延的基础上进行创新,采用磷压法气相外延生长磷砷化镓,取代当时比较落后的水汽法。这种方法被当时的北京崇文光电器件厂和苏州半导体器件总厂等生产厂家采用,成为国内外延生长的主要方法。  方志烈及其团队也进行外延和器件的产业化生产。“当时,全国年产LED 100万只,复旦大学生产10万只,占十分之一。”由于器件亮度较高,他们的产品得到了市场认可,被以每只加价两角的价格购买。“产品质量获得认可,还有较好的经济效益,当时整个团队的人都非常高兴。”  此后,方志烈及其团队就一直在发光二极管的产业链上进行研究。他们不仅在器件、材料方面进行攻关,而且测试方法上也进行了创新,例如团队里一名教师发明了快捷而又精确的激光定向仪。在测试技术上也进行改进,例如在测试半导体材料纵向浓度方面研发了二次谐波测试仪,填补了国内的空白;在测磷砷化镓中的磷含量方面,发明了光电压光谱法取代以前落后的X光测磷含量……  1977年4月,在柳州召开的“全国化合物半导体学术会议”上,方志烈及其团队的研究成果得到了集中展示。“一本78篇文章的论文集,其中有8篇论文来自我们团队。”他们研发的大直径(50毫米)、低位错砷化镓单晶在会议现场就被中科院北京半导体研究所的科技人员购下。  “这些成果的取得都证明我们当时选择LED是对的。团队成员通过做一些工作既对国家做了贡献,自己也得到了锻炼和提高。”方志烈说,1973年至1977年这段时间的工作,为自己后来进一步研究LED奠定了坚实的基础。  尽管在20世纪70年代也有不少单位,如中科院上海冶金研究所、北京有色金属研究院、浙江大学、厦门大学等都在LED方面展开了研究,学术界呈现出一片热闹的景象。“但很少有单位一直不断研究,能够在这个领域做到现在,看到LED产业蓬勃发展,非常幸运。”  一生追求卓越  1998年,方志烈教授正式退休。那一年,国际上很多国家已经部署了LED在照明方面的研究。一位美国专家指出:“半导体已在电子学方面完成了一次很好的革命,第二次革命将在照明领域。”  “这让我看到了新的希望,当时就把注意力放到了这方面。”1998年,方志烈教授欣然接受复旦大学电光源研究所的邀请,开始学习照明知识并研究半导体照明。“在复旦大学电光源所工作的时间里,学习了大量的照明知识并完成了两个科研项目。”  当时,方志烈教授就深刻意识到,半导体照明要发展起来,最好是将搞传统照明的人与搞LED的人结合起来,“搞传统照明的学习一点LED知识,搞LED的人学习一点传统照明知识。”但在当时,由于LED功能照明应用尚未展开,这两部分人结合还有困难。两年后方志烈教授转到生产第一线,为企业当技术顾问。  尽管如此,方志烈教授对开发半导体照明科研项目的热情丝毫不减。“选择科研项目时我会比较慎重,但选中之后会锲而不舍。”以谨慎认真的态度,方志烈教授在退休后的近八年时间里,参与完成了半导体照明方面的三个科技部863项目、一个科技部中小型企业创新基金课题、市级与省级课题四个。  “平均每年完成一个课题,这与年轻时候做课题的效率差不多。”方志烈教授笑称,做LED的研发课题是一件非常开心的事,可以说是一种享受,这些课题的成果也都取得了较好的经济和社会效益。  如今,已年届73岁高龄的方志烈教授依然活跃在欣欣向荣的半导体照明产业,很多他的好友都提出为他开个庆祝会,但都被他婉言谢绝了。但有一件事令方志烈教授非常欣慰。在“2010 LED照亮中国评选活动”中,经过几个月的网上投票和两轮的专家评审,方志烈教授实至名归的荣获了“卓越成就奖”。颁奖典礼上,方教授非常激动,他认为:“获得这个奖我感到非常欣慰,这是对我这一辈子工作的肯定。‘卓越成就奖’也符合我一生追求卓越的性格。”  不断创新 服务企业  离开复旦大学电光源所后,方志烈教授开始转战到企业,为生辉照明、鼎晖科技、稳润光电等多家企业做技术顾问。“在企业做课题比较自由,企业根据市场需求确立课题,双方经过充分交流,就可以开始攻关。这也是产、学、研结合的一种形式。”  在为生辉照明做顾问期间,方志烈教授负责了功率型LED、功率LED射灯、智能型功率LED灯具的开发。“生辉照明作为主要生产LED射灯与LED球泡灯的厂家,我们研究产品的前提是一定要比市场上其它同类产品有亮点,附加值要高。”方志烈教授说,当时共做了5种智能LED灯具,2009年其中一款智能调光、调色、自动变彩的LED球泡灯取得了40万盏的销量,年产值4000万元,为企业带来了良好的经济效益。  在方志烈教授做顾问的企业中,也有曾经在半导体照明方面基础为零的企业。方志烈教授介绍说,长电科技以前并没有涉足LED,而切入LED时只选定了一个非常普通的产品——指示灯。然而利润却非常可观,前十多年时每年赢利500万元,前五年时每年赢利2000万元。“虽然是小产品,但在选准了市场切入点后,加大研发力度,小小LED指示灯也变成了拳头产品。”  除了在技术上引导企业创新外,方志烈教授还不忘帮助企业加强软件建设,为企业培养技术骨干。在培养人才方面方志烈教授也有着独到的理念。“与我带研究生的方法差不多,会给他们讲一些必要的知识,也会让他们自己去看一些书籍,让他们从课题最初的调研、立项、制定技术路线到最后研发,设计和进行实验都能得到较好的锻炼。”很多曾跟着方志烈教授做课题研发的人都已成长为企业技术的主要负责人。  “总之企业应该做一点创新性的工作,拓展产品领域,才有可能获得更大的经济与社会效益。”方志烈教授说,整个产业也要在技术和市场层面找准切入点,确定研发时间点,这样才可能取得较好的成绩及结果。  产业初暖乍寒  半导体照明产业近年来得到了快速发展,方志烈教授用“‘早春二月’——初暖乍寒”来形容如今的半导体照明产业,尽管取得了较快、较好的发展,但还与国外存在一定的差距。  2003年,方志烈教授作为国家半导体照明工程研发及产业联盟顾问时,建议以应用促发展来促我国LED产业跨越发展。“只有市场起来了,才能促进技术的提高。”方志烈教授说,目前我国在LED显示屏、LED道路交通信号灯,太阳能LED路灯,景观照明等四个方面都处于世界前列,但“应用上还得继续抓,要继续发挥我们在这方面的优势。”  “我国LED产业还不够大,我们要在发展壮大的基础上做‘强’,中国还是有机会的。”方志烈教授表示,2009年我国LED产业已形成了完整的产业链。2010年半导体照明总产值达到了1200亿元。“未来,加大研发力度是大陆LED做强的必经之路。同时也要加大对MOCVD设备与外延的开发。不掌握产业核心技术的大,只能说是没有水平的大,要进一步做强是不行的。”  “从全产业链上分析,我国外延芯片方面落后于人,这与我国起步晚,设备差是分不开的,但我国封装与国外差距不大。”方志烈教授表示,目前我国封装量占世界的70%左右,我们需要继续保持在封装方面的优势。  近年来,半导体照明的发展前景已得到越来越多传统照明人士的认同,很多传统照明的人也开始接触LED。“我建议搞传统照明的人应与搞LED的人结合起来,这样有利于把工作做扎实,促进LED照明产业的发展。”方志烈教授表示,中国半导体照明产业要迎来大发展,还须加大研发力度,争取在核心技术上早点过关,同时还应加大推广应用的组织与评比。“寿命是LED推广应用面临的最主要的挑战,所以产品推广应用初期工作应该作为研发工作的最后一个环节,要用科学实验的态度和方法来做好LED照明产品的推广应用前期工作,待寿命过关后再开始扩大推广应用规模。LED道路交通信号灯的一次推广成功经验值得采用。”  写书铺路育人  “我是一名从事LED研发的科技工作者,又是一名教师,写书是出于教师的本能。”早在1984年,方志烈教授就针对全国各地LED生产和研究单位具有两年以上工作经验的骨干人员举办了一个“半导体发光材料与器件”的暑期进修班。  那次授课内容受到了进修人员的欢迎,后来很长一段时间都有人来到复旦大学购买这套辅导资料。为此,方志烈教授向当时的复旦大学校长谢希德反映情况,在谢希德校长的支持下,方志烈教授将内容重新进行加工整理,于1992年出版了《半导体发光材料和器件》一书,谢希德校长亲自为其作序。“这本书成为了很多人研究了解半导体发光材料与器件的入门读物,很多高校如厦门大学、清华大学、武汉大学、上海华东师大和复旦大学都将其作为研究生或本科生的教材。”方志烈教授说。  之后,方志烈教授在他研究半导体照明的工作中,还与他人合编了《半导体材料》、《半导体照明》;参与编写《光子学技术和应用》担任第十二篇《光照明技术》主编;主审出版了《国内外半导体光电器件实用手册》。  进入21世纪以后,半导体照明产业有了很大的发展,经过近10年的发展,LED发光效率又提高了10倍,特别是蓝光和白光LED的发展,使之成为照明领域的新秀。半导体照明科研和产业的发展迫切需要一本半导体照明技术方面的专著。  “当时电子工业出版社电子技术分社社长找我约稿,我欣然接受了邀请。在此后的一年多时间里,我把多年积累起来的知识结合当时的应用,编著成《半导体照明技术》。”方志烈教授说,这本书受到了广大读者欢迎,短短一年零四个月的时间内就印刷了三次。  “我之前做的很多研究都成为我后来做事的基础,我写这本书的初衷也是希望把自己的经验写出来,希望进入这个行业的人读了我的书,能够快速将基础补上并有所收获。”方志烈教授说。

经过30多年的发展,中国LED产业在经历了买器件、买芯片、买外延片之路后,目前已初步实现了外延片和芯片自主生产,形成了较为完整的产业链。

第一只发光二极管诞生于上世纪60年代,经过30多年的发展,中国LED产业在经历了买器件、买芯片、买外延片之路后,现已初步实现了外延片和芯片自主生产,形成了较为完整的产业链。

产业链初步形成

产业链初步形成

第一批商业化的LED出现于1968年,最早的GaP、GaAsP红色、黄色、绿色LED开始应用于指示灯、数字和文字显示。随后十年,高亮度、全色化已成为LED技术研究的主要课题。1991年日本东芝公司与美国HP公司研制成四元系橙色、黄色、黄绿色超高亮度LED.1994年日本日亚公司研制成GaN蓝绿色LED.1995年,高亮度蓝色、绿色LED相继进入量产,使LED的发光波长覆盖从红色到蓝色整个可见光谱范围,而且具有高达30%的发光效率。随之而来的白色LED的成功研制,更大大拓展了LED的应用领域,从此开始形成了一个朝阳无限的LED照明产业。

第一批商业化的LED出现于1968年,最早的GaP(磷化镓)、GaAsP(砷磷化镓)红色、黄色、绿色LED开始应用于指示灯、数字和文字显示。随后十年,高亮度、全色化已成为LED技术研究的主要课题。1991年日本东芝公司与美国HP公司研制成四元系橙色、黄色、黄绿色超高亮度LED。1994年日本日亚公司研制成GaN(氮化镓)蓝绿色LED。1995年,高亮度蓝色、绿色LED相继进入量产,使LED的发光波长覆盖从红色到蓝色整个可见光谱范围,而且具有高达30%的发光效率。随之而来的白色LED的成功研制,更大大拓展了LED的应用领域,从此开始形成一个朝阳无限的LED照明产业。

我国LED的发展起步于20世纪60年代。1970年11月在上海召开的全国砷化镓学术交流会议上,报告了用水汽外延法制成“磷砷化镓红色发光二极管”的研究成果,从此我国LED材料和器件研发正式起步。20世纪80年代形成LED产业,90年代LED产业已经初具规模,90年代后期得到迅猛发展。

我国LED的发展起步于20世纪60年代。1970年11月在上海召开的全国砷化镓学术交流会议上,报告了用水汽外延法制成“磷砷化镓红色发光二极管”的研究成果,从此我国LED材料和器件研发正式起步。20世纪80年代形成LED产业,90年代LED产业已经初具规模,90年代后期得到迅猛发展。

早期国内LED企业多为封装企业,芯片全部从海外进口。这一时期产业以封装为主,产品主要用于信号、标志、数字显示等方面。1998年国家“九五”技改使南昌七四六厂组建的欣磊光电公司生产出普亮LED芯片10亿只。1999年河北汇能电子公司和河北立德电子公司分别建成InGaAlP超高亮度LED外延片和芯片生产线,年产能达到外延片1万片和芯片1亿只,从而改变了我国LED外延片和芯片全部依赖进口的局面。

早期国内LED企业多为封装企业,芯片全部从海外进口。这一时期产业以封装为主,产品主要用于信号、标志、数字显示等方面。1998年国家“九五”技改使南昌七四六厂组建的欣磊光电公司生产出普亮LED芯片10亿只。1999年河北汇能电子公司和河北立德电子公司分别建成InGaAlP超高亮度LED外延片和芯片生产线,年产能达到外延片1万片和芯片1亿只,从而改变了我国LED外延片和芯片全部依赖进口的局面。

国内LED技术发展离不开科研院所的攻关研究。1997年在国家自然科学基金的支持下,北京大学率先研制出国内第一只蓝光发光二极管。几年后南昌大学在国际上率先开发成功硅衬底蓝光LED材料与芯片的生产技术,实现批量生产,成为具有自主知识产权的第三种发光二极管外延材料与芯片的技术路线。

国内LED技术发展离不开科研院所的攻关研究。1997年,在国家自然科学基金的支持下,北京大学率先研制出国内第一只蓝光发光二极管。几年后南昌大学在国际上率先开发成功硅衬底蓝光LED材料与芯片的生产技术,实现批量生产,成为我国具有自主知识产权的第三种发光二极管外延材料与芯片的技术路线。

我国LED产业经历了进口器件销售---进口芯片封装---进口外延片制成芯片并封装---自主生产外延片、芯片和器件四个阶段。我国LED产业之所以取得如此大的成就,原因也是多方面的:第一,光电产品应用面拓展,市场出现供需矛盾,产业规模不足,供应量不足,急需扩大企业产能,发展产业经济。第二,改革开放带来了发展机会。我国台湾LED产业迅速发展,向大陆出口大量芯片,加上LED封装技术日趋成熟,新企业介入大陆封装业,形成了总体产业经济的扩张。第三,政府加大了扶持产业发展的力度。长春半导体厂、国营746厂、苏州半导体总厂先后进行技术改造,并与院校的研究成果结合,取得了良好效果。第四,市场的急剧增长使得仅靠大陆技术改造难以满足需求,因而大量的芯片从我国台湾、日本进口,从而又促进了LED封装业的发展。第五,业者普遍达成共识,发展我国光电产业需要实行三个结合:投资者与企业相结合、研究成果与企业相结合、海峡两岸技术与资源相结合。第六,国际上LED技术发展很快,四元系、氮化镓和白光LED的面世促进了LED产业发展。同时LED列入“863”计划,使LED产业得到蓬勃发展。

我国LED产业经历了进口器件销售——进口芯片封装——进口外延片制成芯片并封装——自主生产外延片、芯片和器件四个阶段。我国LED产业之所以取得如此大的成就,原因也是多方面的:第一,光电产品应用面拓展,市场出现供需矛盾,产业规模不足,供应量不足,急需扩大企业产能,发展产业经济。第二,改革开放带来了发展机会。我国台湾LED产业迅速发展,向大陆出口大量芯片,加上LED封装技术日趋成熟,新企业介入大陆封装业,形成了总体产业经济的扩张。第三,政府加大了扶持产业发展的力度。长春半导体厂、国营746厂、苏州半导体总厂先后进行技术改造,并与院校的研究成果结合,取得了良好效果。第四,市场的急剧增长使得仅靠大陆技术改造难以满足需求,因而大量的芯片从我国台湾、日本进口,从而又促进了LED封装业的发展。第五,业者普遍达成共识,发展我国光电产业需要实行三个结合:投资者与企业相结合、研究成果与企业相结合、海峡两岸技术与资源相结合。第六,国际上LED技术发展很快,四元系、氮化镓和白光LED的面世促进了LED产业发展。同时LED被列入“863”计划,使LED产业得到蓬勃发展。

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