中山大學半導體照明系統研究中心

2004年，中山大學統合校內相關科研力量，大力推動半導體照明系統集成技術的研究工作，組建了校級科研機構“中山大學半導體照明系統研究中心”（以下簡稱“中心”），任命王剛教授為中心主任。

基本介紹

• 中文名：中山大學半導體照明系統研究中心
• 外文名：Semiconductor lighting system research center of Zhongshan University
• 所屬大學：中山大學
• 創立時間：2004年

研究方向

“中心”瞄準國際最新科學前沿和關鍵科學技術問題，開展半導體照明的先導性基礎研究與套用層面的技術研究，並建設開放、支撐產業發展的產學研合作平台，立足珠三角, 面向國家和產業重大需求，整合全球資源，為民族工業提供產業化關鍵技術。“中心”把突破大功率白光LED晶片、封裝和系統集成技術的現有水平作為研究目標，從事寬禁帶化合物半導體材料外延生長、LED晶片加工工藝、白光LED封裝及光源製備新原理探索及新技術開拓研究，並通過產學研合作，套用於若干重大戰略高技術產品與示範工程，實現產業化。另外，“中心”同時著眼未來，針對於寬禁帶GaN材料“後LED時代”的兩大主要套用方向，在現有寬禁帶GaN材料系外延生長的基礎上，同時深入開展了深紫外探測器和寬禁帶半導體電力電子器件的研究，以期分別解決“日盲型火焰探測”和”高效率能量管理及轉換”的產業化需求問題。

主要成果

“中心”自成立以來，與工業界、政府部門以及國內外各種學術研究機構開展了廣泛的合作。 “中心”已經與中山市木林森電子有限公司、廣州市濟勝科技貿易有限公司和中昊光電科技有限公司等國內LED行業的龍頭企業和權威檢測機構建立了聯合實驗室；針對行業發展的關鍵技術難題進行攻關，並取得重大突破。已經成功利用MOCVD生長ZnO材料作為透明導電層代替Ni/Au及ITO透明電極，突破國外在這一領域的專利限制。並在開發高顯色指數LED光源模組及燈具製造技術，顯色指數超過93，達到國際領先水平，已經成功實現產業化，取得了顯著的經濟效益和社會效益。另外，“中心”還積極承擔各類科研任務近五十餘項，目前主要在研項目包括千萬元產學研橫向課題1項，國家“十一五”863重大項目“半導體照明工程”子課題兩項（其中一項為軍工項目），國家自然科學基金項目5項，廣東省科技計畫項目重點項目11項，廣州市科技計畫項目重大項目1項等。近五年來“中心”非常重視自主智慧財產權的形成和保護，已經申請發明專利五十六項，其中九項已獲得授權。在國內外重要學術期刊上已經發表論文五十餘篇。

團隊建設

“中心” 依託於光學省重點學科的建設，圍繞平台科研隊伍建設，一直遵循體現時代特徵的資源配置集約化、產業支柱高科技化、知識使用智慧型化、知識驅動多元化的理念，攬四海之才、匯眾人之智---建設了一隻優秀卓群且集設計、研發、工程化設計和驗證、管理為一體的人才隊伍。他們曾奮戰在國內外LED行業的知名企業、研所、院校，掌握著引領世界先端的化合物半導體材料生長、器件和模組設計、製作和分析等技術。經過五年的建設已經初步形成了一支由海外留學歸國人員為核心的科研隊伍。現有研究隊伍人數15人，其中教授5名，副教授和高級工程師3名，講師2名，專職科研人員3人。工程技術隊伍三十餘人。其中“教育部新世紀人才計畫入選者1名”、 “科技部863重大項目總體專家1名”，“長江學者講座教授1名”。科研團隊的學科背景涵蓋凝聚態物理、材料物理、理論物理、光學、化學、微電子、分析測試等方面。

開放交流

“中心” 為進一步加快高水平國際化進程，廣泛加強和拓展國際學術交流和合作。目前已經與日本名古屋工業大學、香港理工大學、香港ASM公司等境外知名LED研究機構和企業簽訂了合作協定，通過共同研究、學者互訪和交換學生的多種方式，保持者長期的國際合作關係。近五年來已經邀請包括英國、美國、日本、澳大利亞、韓國、加拿大等國外知名大學和研究機構的知名學者來“中心”講學交流數十人次。

科研裝備

經過近五年的建設，“中心”已具備世界一流的科研環境。現擁有近 2000 平方米的潔淨實驗室場地，和近2000平方米的半導體照明產業化中試基地 （坐落在佛山）。並且擁有4台國際一流先進外延生長設備,2台MOCVD從事氮化物研發，另一台MOCVD和MBE從事氧化鋅材料研發，並擁有一條完整的工藝線和封裝線。設備總資產已過億。

成果轉化

為大力促進廣東省的LED半導體照明產業結構升級，進而帶動中國半導體照明行業進步，最終搶占世界技術領先制高點，“中心”以LED半導體照明先端技術研發、成果轉讓為核心；以建設開放、支撐行業發展的產學研合作平台為根本；以面向半導體照明產業上、中、下游的專門化產品的企業提供技術諮詢和服務為導向，經過近五年的建設，完成了團隊建設、平台搭建，在攻克行業共性關鍵技術問題上也取得了重大突破，並通過對廣東半導體照明工程省部產學研創新聯盟的建設，構建了開放、支撐行業發展的產學研合作平台，成功地利用聯盟集設計、研發、標準、檢測、市場等功能的體系，將“中心”研發的數項標誌性科技成果（見附屬檔案）孵化了5家高新技術企業，通過成果的轉化為廣東省貢獻了數十億產業價值的同時，完善我省高校學科布局，提升我省在半導體照明產業的技術水平，進而推動新興半導體照明特色產業形成集群經濟優勢，對於促進廣東傳統照明產業跨越式發展和節約能源資源實現節能降耗目標具有重要的戰略意義。

標誌成果

大功率高亮度GaN藍光LED晶片及封裝技術研究開發

（一）、在藍寶石襯底LED晶片製作方面：

1. 採用圖形化藍寶石襯底（PSS），從外延層面提高光萃取效率；

2. 採用複合緩衝層，降低外延層位錯密度；

3. 改善量子阱結構、提高p-GaN摻雜效率，大幅度提高內量子效率；

4.利用MOCVD生長ZnO材料作為透明導電層代替Ni/Au及ITO透明電極，突破國外在這一領域的專利限制。

（二）、在Si襯底LED晶片製作方面：

1．在LED材料外延生長方面，實現了GaN基LED結構在2英寸Si襯底上無龜裂外延生長。

2.提出了帶有通孔結構的LED晶片構造，實現n-GaN與矽襯底之間的緩衝層及中間層短路，從而實現減小垂直導電形式的串聯電阻及開啟電壓。晶片在350mA時的電壓可以達到3.6伏以下。

3.開發出銅電鍍工藝在Si襯底剝離中的套用技術，利用電鍍的厚銅作為GaN外延材料的支撐襯底，實現了矽襯底GaN基薄膜的無龜裂剝離。

（三）、在LED封裝方面:

1.發明了螢光粉的熱隔離塗敷技術,採用中大自主研發的藍光晶片封裝後的白光LED光效已經超過85lm/W，達到國內領先水平；

2.開發出微熱管散熱模組，有效解決了在LED路燈的散熱技術；

3. 開發高顯色指數LED光源模組及燈具製造技術，顯色指數超過93，達到國際領先水平。