甘子釗:氮化鎵基LED研究的實踐與探索
LED半導(dǎo)體照明網(wǎng)訊 中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展特別快。在這種情況下,要注意吸取歷史教訓(xùn)。歷史上包括改革開放以后,我們很多新興產(chǎn)業(yè)并不是啟動的太晚,但因為沒有聯(lián)合起來,最后落后了,例如光纖通訊。希望在大家的共同努力下,這個實驗室的建立能真正的發(fā)揮作用,爭取吸取失敗的教訓(xùn),做大半導(dǎo)體照明。我希望大家?guī)е?zé)任感來做,爭取在核心技術(shù)上有所突破?!痹?011年8月召開的半導(dǎo)體照明聯(lián)合創(chuàng)新國家重點實驗室(籌)工作匯報會上,甘子釗院士對半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展提出了殷切的期望。
上世紀(jì)90年代初,時任北大物理系主任的甘子釗,帶領(lǐng)研發(fā)團隊開始了氮化鎵基藍(lán)光LED的研發(fā)工作,取得了重要成果,并參與了早期的產(chǎn)業(yè)化。而從研究方向的選定到參與生產(chǎn)實踐,這一路走來充滿艱辛,在開展氮化鎵基LED研究的同時也見證著中國半導(dǎo)體照明“從無到有,從大到小”的發(fā)展歷程。
一種氮化鉀基LED的示意圖(圖文無關(guān))
歲月流逝,盡管已不在科研一線,但甘子釗院士一直心系產(chǎn)業(yè),關(guān)注產(chǎn)業(yè)發(fā)展。時至今日,半導(dǎo)體照明已經(jīng)取得了重大發(fā)展,但在甘子釗院士看來,現(xiàn)在還不是“居安”的時候,產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍然面臨著重重困難和挑戰(zhàn),需要業(yè)界保持理性和警惕。
“被動”中開始的研究
“抱著嘗試的心態(tài),我們開始了氮化發(fā)光二極管的研發(fā)工作??梢哉f,北大物理系在這方面工作的開展,開始是有些被動的?!备首俞撛菏炕貞浾f。
北大物理系在半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究有很長的歷史,其發(fā)展歷程顯示,1956年,根據(jù)國家科學(xué)發(fā)展規(guī)劃的需要,集中北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、南京大學(xué)、廈門大學(xué)、吉林大學(xué)五校師生到北大物理系,在黃昆(世界著名物理學(xué)家、中國固體和半導(dǎo)體物理學(xué)奠基人之一)、謝希德教授(著名物理學(xué)家、教育家,我國半導(dǎo)體物理學(xué)的開拓者之一)的主持下,創(chuàng)辦了我國第一個半導(dǎo)體專業(yè)。創(chuàng)辦后三年內(nèi)培養(yǎng)出的兩百余名學(xué)生成為我國新興半導(dǎo)體事業(yè)的第一批骨干,對我國從無到有的建立和發(fā)展半導(dǎo)體科學(xué)技術(shù)工業(yè)體系起到了重要作用。
上世紀(jì)90年代初,北大物理系思考半導(dǎo)體的研究方向,甘子釗院士時任系主任,那時依托北京大學(xué)的人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點實驗室開始建設(shè),得到了一些科研經(jīng)費?!爱?dāng)時經(jīng)費還很少,我們決定從經(jīng)費中拿出部分資金買臺MOCVD設(shè)備做些化合物半導(dǎo)體的研究,購買的是中科院長春物理所自主研發(fā)的MOCVD設(shè)備?!睂τ诋?dāng)時的情況,甘子釗院士記憶猶新,伴隨著這臺設(shè)備的到來,參與設(shè)備研制的張國義(現(xiàn)任北京大學(xué)物理學(xué)院教授)也來到北大物理系攻讀博士后學(xué)位。
不過,設(shè)備到達(dá)之后,研究方向依然懸而未決,“最初原本打算做砷化鎵方面的研究,但當(dāng)時系里無論是設(shè)備水平還是經(jīng)費實力都很難與中科院半導(dǎo)體和物理所相比,他們在砷化鎵方面的研究實力更強大,所以我們不太適合再做這方面的研究”,甘子釗院士表示,這也意味著需要繼續(xù)尋找合適的方向。
從當(dāng)時的國際背景來看,20世紀(jì)80年代末90年代初,日本的中村修二已開始了其藍(lán)色發(fā)光二極管的研究,其成果也被報道,其中,1992年其試制出雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的GaN發(fā)光二極管,并證實發(fā)光情況,同年實現(xiàn)雙異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)GaN發(fā)光二極管的高亮度化。
了解到中村修二的一些研究成果,系里一些同志找到了甘子釗院士,“有同志來找我,說這是個方向或許可以嘗試一下,這個同志還特地復(fù)印了報道的材料給我?!彪m然從一些資料來看,氮化鎵的樣品并不好,位錯密度也高,但發(fā)光效率卻不錯,這位同志的建議引起了甘子釗院士的注意,他找到具體負(fù)責(zé)的同志商量,同時也征詢了張國義的意見,抱著嘗試的心態(tài),北大物理系開始了氮化鎵基藍(lán)光發(fā)光二極管的研發(fā)工作?!翱梢哉f,北大物理系在這方面工作的開展,開始是有些被動的”,回想起這段開始的經(jīng)歷,甘子釗院士笑著說。