江风益：中国硅基发光之父

江风益

江风益获奖后接受媒体采访

从1987年开始学习发光学，到2016年凭借“硅衬底LED项目”获得国家技术发明一等奖，江风益默默耕耘了半辈子才厚积薄发。即使如此，他日前在接受上证报专访时仍谦虚地表示，硅衬底LED还处于婴儿期，自己还将继续追寻“发光”的路并一直走下去，希望研究团队尽早实现无需荧光粉的100%LED照明。

硅衬底LED项目是否有望冲击国际大奖？对此问题，江风益回答得很纯粹，“我们搞科研从来不曾以获奖为目的，搞科研就是要踏踏实实做出服务人类、改善民生的技术成果，推动社会进步。”

　邂逅“发光”

“让您大老远来一趟，真是辛苦了。”记者如约来到南昌大学材料研究所，江风益已经等候在一楼大厅。入座后记者环顾江的办公室，半旧的办公桌、两张简单的木质沙发椅，这就是大学校长的办公室？不过，陋室亦有不凡之物——一只功能强大的日光灯。

“江老师您这灯挺不错啊。”记者忍不住赞道。江风益笑道，“你适合做记者啊，这灯就是咱们工程中心用硅基发光技术做的呀，一根顶3-4根传统的日光灯，而且光线均匀、品质好；不仅我的办公室，研究所和工程中心都是用这灯。”话题就此展开，江风益的思绪也飘到他邂逅“发光”的那些岁月。

1963年，在江西余干的一个农家小院里，江风益呱呱落地。江风益自小聪慧好学，性格沉静。1980年他以优异成绩考取了吉林大学物理系原子核物理专业，成为该村第一个大学生。毕业后他放弃了到北京工作的机会，毅然选择了回到出生的那片红土地，在江西工业大学（该校后与江西大学合并为南昌大学）任教，并在1987年考取了中科院长春物理研究所硕士研究生，攻读发光学专业。

“当时国内发光专业有两个地方，一个是中科院长春物理研究所，一个是中国科技大学，发光研究人员很少。”江风益回忆道，硕士毕业后，面对读博、留长春物理所、回到江西工业大学的抉择，江风益再次选择回到故乡、回到江西工业大学。“我没有什么野心，在大学从事教学工作，再做做研究，我就觉得很满足啦。”

就这样，江风益于1990年再次回到江西工业大学，开始了他的“发光”事业。1993年，在江风益提议下，南昌大学（此时江西工业大学已并入南昌大学）贷款60万元筹建了材料科学研究所，江风益开始了发光领域的基础研究，并在1995年申请到国家自然科学基金。2011年，经科技部批准，南昌大学组建了国家硅基LED工程技术研究中心。

“其实真正的技术研发工作是从1997年开始的，在当时的江西省高科技协调会上我校提出做蓝光材料，最终省委省政府拍板给南昌大学240万的资助开展这项研究。”江风益说起最初的资金来源，其中20万是科技厅资助、20万是发改委拨款，其余的200万是南昌大学向省财政的借款。有了经费支持，江风益着手研发工作，开始跟踪蓝宝石衬底GaN蓝光LED技术。

砥砺前行

事非经过不知难。

“说艰苦创业一点也不为过，当时的条件连小米加步枪都不能算吧，资料匮乏、设备简陋、团队主要成员调离、各种质疑，还好坚持了下来，也算做出了一些有意义的工作。”回忆曾经的艰难困苦，江风益依然面带微笑、语气淡然。

“最初的研究只是跟踪蓝宝石衬底，但也很困难，可参考的资料很少，也不清楚日本人用的是什么设备、工艺，没有钱也买不到合适的设备就自己动手组装。”江风益回忆道，“举个例子，设备最核心的是反应管，当时日本人的论文显示他们采用双气流反应管，但我们完全不知道怎么制造这个设备，不知道设备结构和生长工艺嘛，就凭自己的理解，用最简单的反应管来进行探索实验。”自己动手组装设备的传统保留到了现在，直到今天，工程中心的很多设备还是自己研发组装的。

经费匮乏、研究工作进展不理想和各种质疑，都有可能成为压垮这个项目的最后稻草。“当时我们团队人非常少，只有3、5人，研究的过程漫长而痛苦，在最后的关键阶段主要成员却因家庭原因而离开。就是这时候，有专家跟江西省政府建议不要再支持这个项目，他认为我们水平不行，根本做不出来。其实这个专家不是研究发光的，也可能只是一个无心的建议，但这差点扼杀了我的整个研究生涯。”为了坚持这个项目，江风益当时就辞去了副院长的职务，全力扎到实验室。最终，这个蓝光项目以紫光研究成果通过了863专家验收。

跟踪蓝宝石3年多后，深圳一家企业找到江风益团队合作开发蓝光LED。有了企业的资金支持，产品很快做到市场准入水平。鉴于成果超出合同要求，该企业主动将技术转让价款从400万提升至450万。

做到有所为有所不为是江风益成功的性格因素。跟上述企业合作结束后，江风益再次回到学校，回到实验室，并在多方尝试后将目光锁定在硅衬底LED。“跟企业的合作让我受益良多，那时候，从技术发展、产品定位、产业化上都有了一些不同的想法，想做一些更新的东西。”江风益说，“从2002年起，我就开始尝试做新的发光材料，最早尝试的是氧化锌材料，但在取得了一定的研究进展后，鉴于其P型氧化锌和发光层结构的难以形成、材料稳定性不高，我认为这个材料不太适合做发光器件，秉承有所为有所不为的性格，就果断转向了硅基氮化镓。”

　5000次试验

在追踪蓝宝石衬底技术7年后，江风益于2003年将目光对准了硅衬底LED技术。

彼时，蓝宝石衬底和碳化硅衬底已经把持了LED全行业市场。“蓝宝石和碳化硅核心专利全在日美等国手里，如果我国LED产业仍沿着这两条技术路线发展，势必会因技术壁垒而在市场竞争中处于劣势，产业难以可持续发展。”江风益表示。

此时，硅衬底LED已被绝大多数国内外同行判处“死刑”。鉴于蓝宝石衬底和碳化硅衬底各自的不足，在硅衬底上制备高光效GaN基LED成为学界梦寐以求的目标；但是由于硅和氮化镓巨大的晶格失配和热失配导致外延膜龟裂、晶体质量差，衬底的不透光导致出光率较低等问题长期不能解决，硅衬底LED逐渐被学界认为是无法完成的工作。

“当时也知道这是个世界难题，研究难度很大，但研究实践下来，我们觉得还是有希望的。”江风益对自己的研究团队称赞有加，“我的博士生在实验做到第六次时就已经激发出那么一点点蓝光，虽然很微弱，但已经让我们很兴奋，发出蓝光就有戏嘛。”江风益清楚记得那天是2003年12月28日。在次日的年终总结表彰大会上，江风益授予这个博士生“工程中心自然科学三等奖”。

南昌大学对该项研究的鼎力支持也让江风益更有信心，彼时学校从教育部给予的4500万的“教育振兴行动计划”款中拿出1945万扶持硅衬底LED研究。

江风益采用的是硅基图形化技术，把整个衬底平面分割刻成一个个“芯片大小的方块”，每个方块之间外延材料互不相连，大大减少了热失配产生的张应力，外延膜就不会因为变形而产生龟裂。

最终，实验室的那一点幽弱蓝光形成了星火，开始了燎原之势，这项技术成功了，并量产了一些小功率的器件。

但这其中的艰辛也许只有身处其中才能体会。从设计到实验、到中试、再到小规模量产，江风益的团队进行了5000多次试验；2004年，江风益团队开发出硅衬底GaN基LED材料与器件技术，2005年完成了实验室样品，2006年依托硅衬底LED技术成立晶能光电，2007年中试成功，2008年开始小批量试生产，2009年实现硅衬底小功率LED芯片量产。

2016年1月8日，2015年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重举行，江西省推荐的“硅衬底LED项目”荣获国家技术发明一等奖，江风益作为项目第一完成人代表团队上台接受了颁奖。对此殊荣，江风益表示，这是整个团队60多人的集体贡献，感谢科技部、工信部、江西省政府、南昌市政府、南昌高新区和南昌大学等各方的大力支持。

“从1987年我到中科院长春物理研究所攻读发光学专业硕士研究生算起，我在这个领域已经29个年头了，回顾科研工作经历，可以用井冈山24字精神概述之：坚定信念、艰苦奋斗、实事求是、敢创新路、依靠群众、勇于胜利。”江风益总结科研半生，颇为感慨。采访过程中，江风益多次提到要感谢各级政府的支持和团队的坚持，“做科研要吃得了苦、吃得了亏，还要脸皮厚，不要太在乎别人看法，坚持自己。”当记者问及硅衬底LED项目是否有望冲击国际大奖时，江风益表示“搞科研从来不曾以获奖为目的，搞科研就是要踏踏实实做出服务人类、改善民生的技术成果，推动社会进步。”

而谈及LED产业和个人后续发展，江风益再一次强调团队和有所为有所不为，“从技术角度看LED还处于婴儿期，谁能突破技术瓶颈，实现100%LED照明，谁就能引导下一代半导体照明技术；而氮化镓材料在功率器件方面更具有广阔的前景。我还是继续有所为有所不为，专注发光吧，希望研究团队在不远的将来实现无需荧光粉的100%LED照明。”