紅光LED：創(chuàng)造新的經濟增長點

　　未來很“光明”

　　“我們應該算是非常幸運的，選擇了一個具有無限‘光明’前景的職業(yè)?！鄙綎|華光光電子有限公司管芯部主任夏偉博士說，“光電子技術作為信息產業(yè)的核心技術之一，是繼微電子技術之后迅猛發(fā)展的又一高新技術，具有強大的生命力和潛力。”

　　近年來，全球性的能源短缺和環(huán)境污染問題日益突出，全世界各個國家都迫切希望應用節(jié)能環(huán)保的新技術。半導體照明作為新型高效固態(tài)光源將成為人類照明史上繼白熾燈，熒光燈之后的又一次飛躍，引發(fā)第三次照明革命。業(yè)內普遍認為，如同晶體管替代電子管一樣，半導體燈替代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈也是大勢所趨，僅僅是一個時間問題。

　　在同樣的照明效果下，LED的耗電量為白熾燈的1/8，為熒光燈的1/2。日本專家估計，如果采用光效比熒光燈高兩倍的LED來代替國內一半的白熾燈和熒光燈，相當于每年可節(jié)約60億升原油;美國圣地亞哥國家實驗室預言，全球的白熾燈，日光燈都被白光LED取代的話，將相當于節(jié)約38座核電站的發(fā)電量。據業(yè)內估計，我國若目前1/3的白熾燈被半導體燈所代替，每年可以為國家節(jié)省用電1000億度，相當于一座三峽工程的年發(fā)電量。

　　LED除了節(jié)能，還具有安全環(huán)保的特點。LED為一全固體發(fā)光體，耐震性好，不易破碎，它與熒光燈不同，沒有汞等元素的污染，廢棄物完全可回收。

　　“半導體照明”研究計劃風起云涌

　　美國能源部預測，到2010年前后，美國將有55%%的白熾燈和熒光燈被半導體燈替代，每年可節(jié)電350億美元。據測算，7年后僅在美國，半導體照明就可能形成一個500億美元的大產業(yè)。面對半導體LED照明市場的巨大吸引，世界各國也紛紛投入巨資，資助LED的研究和產業(yè)化，搶占這一高科技的制高點。美國推出了名為“美國半導體照明技術發(fā)展藍圖(2002—2020)”的國家半導體照明計劃，日本制定了“21世紀光計劃”，計劃到2008年完成替代50%%的傳統(tǒng)照明燈具的目標。另外還有歐盟、韓國等近年來相繼推出類似計劃投入巨資進行研發(fā)，我國臺灣地區(qū)也出臺了新世紀照明光源開發(fā)計劃，大力發(fā)展發(fā)光二極管照明產業(yè)。世界三大照明工業(yè)巨頭通用電氣集團、飛利浦集團、歐司朗集團紛紛與半導體公司合作，成立半導體照明企業(yè)，并提出要在2010年前，使半導體燈發(fā)光效率再提高8倍，價格降低100倍。一場搶占半導體照明新興產業(yè)制高點的爭奪戰(zhàn)已經在全球打響。

　　我國也于2003年緊急啟動“國家半導體照明工程”，科技部會同信息產業(yè)部、建設部、教育部、中國輕工業(yè)聯合會、中國科學院等行業(yè)和地方，宣告成立國家半導體照明工程協(xié)調領導小組。并同時啟動了“十五”國家科技攻關計劃重大項目“半導體照明產業(yè)化技術開發(fā)”，“十一五”“十大重點節(jié)能計劃”中綠色照明是其中非常重要的一項。各個項目的不斷推動，給LED產業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的時機。

　　攻關“863”

　　山東華光光電子有限公司主要集中研究砷化鎵基底上的AlGaInP材料體系紅、橙、黃LED產品，在技術領頭人徐現剛教授的帶領下，近幾年有著突飛猛進的發(fā)展，技術水平在國內處于領先地位。徐現剛教授早在加拿大時，就跟兩位教授合作，采用MOCVD制備出高質量的GaAsSb/InP雙異質結晶體三極管，其結果處于國際領先地位。

　　以此研究結果發(fā)表的論文獲世界上兩個重要的學術組織英國工程師協(xié)會最佳論文獎和美國工程師協(xié)會杰出論文獎。2000年，他放棄了國外的優(yōu)厚工作生活條件，回國加入到國內高新技術產業(yè)化工作，現在，作為國家新材料領域專家委員會專家組組長，在光電子行業(yè)享有較高的盛譽。

　　2006年11月，申請國家863計劃重大項目RGB三基色白光LED制造技術中倒裝襯底結構高亮度紅光LED芯片的研制課題，徐現剛將主持項目的重擔壓到了夏偉的身上。

　　紅光LED作為三基色的一種和藍綠光LED組合在一起，變幻著五光十色。

　　AlGaInP四元紅光LED作為RGB三基色中的一種，在白光合成中具有不可替代的地位。所以深入分析其工作機理、優(yōu)化材料外延生長工藝，研究管芯制作工藝，提高AlGaInP紅光LED的亮度，改善散熱條件等都具有非常重要理論意義和現實意義。這一項目的目的是：將在GaAs吸收襯底上生長AlGaInP紅光LED結構材料，在管芯工藝中用Si或SiC等基板襯底替代GaAs襯底，制作出發(fā)光效率更高的高亮度紅光芯片。

　　夏偉說，他們這個年輕的團隊充滿激情，加班加點，在公司上下一心共同的努力下，在不到一年的時間就取得了突破性的進展，攻克了一個又一個難題，設計出了適合換襯底工藝的LED結構，并對外延表面的顆粒及形變進行了良好的控制，制作出了高反射率的多層金屬，成功地完成了外延結構和襯底的粘接，并有效地實現了吸收襯底GaAs的剝離。

　　在實現AlGaInP外延層與基片的熔接工藝攻關中，怎樣實現大面積無孔洞的晶片粘接，在后續(xù)工藝制作中粘接牢固而不分層，曾經困擾他們很長時間。研究人員經過不懈地努力和一次次的試驗，終于通過降低外延片的翹曲度和表面顆粒、優(yōu)化金屬界面結構，終于克服了這一困難。相對于常規(guī)LED芯片，亮度提高到原來的兩倍，12mil芯片20mA測試達到了310mcd，40mil功率型芯片350mA測試達到4600mcd，提前完成了計劃的階段性目標。