追光三十余載 點亮“中國芯”

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　　7月8日，國家科學技術獎勵大會、兩院院士大會、中國科協第十一次全國代表大會在北京隆重召開。南昌大學江風益院士團隊完成的“V缺陷三維PN結及應用”項目榮獲國家自然科學獎一等獎。這時，距離江風益及團隊“追光”已有30余載。這些年來，江風益帶領團隊，闖出一條屬於我國自主創新的半導體照明芯片技術道路。
　　獲獎前夕，本報記者前往位於南昌高新區的南昌大學LED實驗室-南昌實驗室採訪了江風益院士，傾聽這位半導體發光學專家對“光”與“熱”的生動詮釋，對科研中把“V缺陷”從“大害”發展為有“大用”的辯証解析，感受到一名科技工作者堅定執著、沉靜熾熱的科學家精神。
　　做科學研究，選對方向是前提
　　國家自然科學獎，代表了我國基礎科學研究的水平。“V缺陷三維PN結及應用”項目斬獲國家自然科學獎一等獎，是江風益團隊在知識創新與技術創新方面交出的一份答卷，而這份答卷積累時間之久，還要從40多年前說起。
　　1980年，江風益赴吉林大學物理系求學，1984年畢業后返回家鄉在江西工學院任教﹔1987年作為江西工業大學師資代培，到中國科學院長春物理研究所攻讀固體發光專業/學科碩士學位，畢業后履行代培協議，重回江西。
　　“做科研選對方向很重要，我一直堅持‘適度超前’原則，不能太過超前。多年前我的團隊曾經嘗試過一個十分超前的方向，經過一年多的實驗探索發現不行，果斷放棄。”江風益說，做好科研工作，選對方向是前提，整合資源是關鍵，體制機制是保障。而在科研方向的選擇上，江風益認為要滿足三重邏輯：物理邏輯上理論可行，技術邏輯上能夠實現，生態邏輯上具備形成產業前景。
　　23年前，江風益團隊在共識路線上取得進展后，決定不跟蹤，向技術原始創新進軍，選擇了非共識路線——硅基氮化鎵半導體發光。長久以來，從白熾燈、熒光燈到藍光LED驅動的半導體照明，一次次照明技術的重大突破都由國外創造、國外定義。而硅基氮化鎵半導體發光這個方向，在當時非常冷門，屬尚未走通的技術路線。但江風益堅信自己的選擇符合上述三重邏輯，決心闖出一條屬於中國人的半導體照明芯片技術路線。
　　2003年底啟動這項研究工作，很快在實驗室看到曙光。經過2004年和2005年的努力，江風益團隊在國際上率先突破高效硅基氮化鎵藍光LED材料與芯片技術，打通半導體照明芯片技術第三條路線，走出一條自主創新之路。
　　科研要有辯証思維，“V缺陷”從“大害”發展為有“大用”
　　如果說選方向體現了江風益的前瞻眼光，那麼對氮化鎵LED材料中“V缺陷”的重新認識，則展現了他的辯証思維。將唯物辯証法融入科研過程，這在“V缺陷三維PN結及應用”項目研究中得以充分體現。
　　2008年，江風益團隊在實驗中觀測到大“V缺陷”有益作用，但知其然不知其所以然。當時，海內外學界普遍認定“V缺陷”有“大害”或有“小害”，這是基於傳統認知。2012年，江風益提出猜想：空穴從“V缺陷”側壁注入，改變了輸運路徑，是提高光效的原因。2014年，團隊理論計算証實了這一猜想並發表論文，得以知其然並知其所以然。2016年，團隊運用大“V缺陷”三維結構，突破高效黃光LED技術。2019年，團隊應邀發表論文，報道技術突破，並正式提出“V缺陷三維PN結理論方法”。其間，經歷了實踐、理論總結、再實踐、再理論總結的過程，這也是團隊善於運用辯証思維看待“V缺陷”，不盲從已有文獻，敢於逆向思維，打破傳統認知的結晶。
　　團隊成員全知覺博士表示：“印象非常深刻，一次實驗中，材料生長到中段，取出看電鏡照片，有大量的大‘V缺陷’，真是觸目驚心，那時我和團隊絕大多數人，基於傳統認知，都認為應該減少、減小‘V缺陷’。江教授卻說：‘不，很有意思，要深入研究下去，我看它有用。’江教授的眼光非常獨到，看待事物具有高度的辯証思維。”
　　據江風益介紹，2005年，一名德國科學家在論文中提出“V缺陷”無“大害”、有“小害”，但這名科學家沒有跨過科研的“最后一公裡”。經過多年研究，江風益的團隊提出“V缺陷三維PN結理論方法”，使PN結界面由二維發展到三維。這一創新突破，不是去減少、減小“V缺陷”，而是巧妙地利用“V缺陷”的特性，使得“V缺陷”從有“大害”到有“小害”，最終發展為有“大用”。
　　“多發光，少發熱”，是做科研與做人的道理
　　走進南昌實驗室，“多發光，少發熱”幾個大字映入人們眼帘。這六個字，是該實驗室的座右銘。江風益說，這句話有三層含義：一是發光二極管的發光和發熱成反比，要多發光就必須少發熱﹔二是為人處世，要多做實事，少頭腦發熱﹔三是科研選題要少湊熱鬧，不跟風。
　　“江老師是團隊的核心，統籌全局，無論是做科研還是做人，他都是表率，帶領團隊朝著一個目標前進，開展有組織的科研。”南昌實驗室首席科學家、“V缺陷三維PN結及應用”項目第二完成人張建立說。
　　全知覺告訴記者，他博士畢業后進入江風益團隊，求學期間側重攻讀理論，動手能力較為欠缺，江風益院士手把手地教他怎麼調工藝、長材料。“19年來，我從一名青澀學生成為助理研究員、副研究員再到研究員，在江老師的指引和關心下一步一步成長成熟，心中充滿感激。”
　　一路走來，從“跟”到“追”再到“超”，江風益帶著團隊成員勇往直前。
　　理論突破與技術創新相互促進。傳統黃光LED發光效率長期不足10%，被行業稱之為“黃光鴻溝”。江風益團隊依靠自主科技創新，將黃光LED在工作電流密度下的電光轉換功率效率（簡稱光效）提升到超過30%，而小電流密度下峰值光效高達70%以上。南昌大學LED實驗室的技術突破和理論方法創新，得到了包括諾貝爾物理學獎得主、“高效藍光LED發明人之一”中村修二教授在內的國際同行的公認。
　　江風益團隊繼突破高效硅基氮化鎵藍光LED之后，又突破其高效綠光、黃光、紅光LED材料及芯片技術，開拓了純芯片照明技術路線（無熒光粉），產品批量應用於路橋照明、氛圍照明、特種顯示等場景。20年前孵化的晶能光電，經企業努力，生產的多種產品在細分領域得到廣泛應用。
　　“科技創新進入了復雜體系，三維PN結的自由度多於二維PN結，下一步團隊將聚焦精准調控量子阱中原子、電子和光子的行為，使產品‘按需照明’更加節能、視覺舒適度更高。”江風益說。
　　擇一事，專一心，終一生。江風益用30多年的光陰詮釋了一位“追光者”的理想和追求。這位從紅土地走出來的半導體發光學專家，將帶領團隊不停地奔跑在“追光”路上，用更加璀璨的“中國芯”照亮未來。（記者 陳旻）


                                                
                               
                (責編：邱燁、鄒玢琦)