牢記囑托建新功丨掌握核心技術(shù),這條道路必須走
2016年2月3日,習(xí)近平總書記來(lái)到江西的南昌大學(xué),考察了國(guó)家硅基LED工程技術(shù)研究中心實(shí)驗(yàn)室。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室由江風(fēng)益教授牽頭研究的“硅襯底藍(lán)色發(fā)光二極管”項(xiàng)目,獲得2015年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
習(xí)近平總書記聽(tīng)取實(shí)驗(yàn)室研究成果介紹,察看芯片制作流程,了解實(shí)驗(yàn)室科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合等情況,并參觀了南昌光谷展廳,肯定他們攻科研難題和抓成果轉(zhuǎn)化決心大、目標(biāo)高、工作實(shí)、成效好。習(xí)近平總書記指出,掌握核心技術(shù)的過(guò)程很艱難,但這條道路必須走。
早上8點(diǎn),到國(guó)家硅基LED工程技術(shù)研究中心的辦公室采訪江風(fēng)益,我們撲了個(gè)空。他的學(xué)生告訴我們:“你們找錯(cuò)地方了,江老師很少待在辦公室。”
這個(gè)研究中心位于南昌高新區(qū),3層樓里有裝備制造、材料生長(zhǎng)、芯片制備等6個(gè)實(shí)驗(yàn)室?!澳睦镉薪鉀Q不了的問(wèn)題,老師就會(huì)出現(xiàn)在哪。你們只能打他手機(jī)了?!?/p>
手機(jī)接通,那一頭傳來(lái)帶著江西口音的普通話:“我在一樓的金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)設(shè)備間這兒,今天忙得緊!”
江風(fēng)益在位于南昌高新區(qū)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)工作(2022年8月5日攝)。新華社記者 周密 攝
走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,7臺(tái)MOCVD設(shè)備整齊排列。它們是半導(dǎo)體照明芯片的關(guān)鍵材料制造設(shè)備。最大的設(shè)備前面,一個(gè)穿著白色防塵服、中等個(gè)頭的人,正在給大家做指導(dǎo)。
設(shè)備指示燈一閃一閃,操作臺(tái)屏幕上的數(shù)據(jù)不斷變化?!白鰧?shí)驗(yàn)就得不斷去試錯(cuò)?!弊鲋v解的人提高了聲音。他就是江風(fēng)益。
59歲的江風(fēng)益是中科院院士、南昌大學(xué)副校長(zhǎng),可他更愿意別人叫他“江老師”——他喜歡這個(gè)稱呼。
我們叫了一聲“江老師”。他招手示意我們?cè)谂赃呑拢骸澳銈兊鹊?。這會(huì)兒我們黃光LED的實(shí)驗(yàn)正遇到一個(gè)難題呢。”
發(fā)光二極管,英文簡(jiǎn)稱LED,是一種常用的發(fā)光器件。黃光LED,是江風(fēng)益這幾年主攻的關(guān)鍵核心技術(shù)。它無(wú)需稀土熒光粉、無(wú)藍(lán)光危害,被視為可能取代當(dāng)前“藍(lán)光LED+稀土熒光粉”的人造照明光源。
沒(méi)想到,這一等,就是好幾個(gè)小時(shí)。轉(zhuǎn)遍實(shí)驗(yàn)室,我們又跟著江老師走進(jìn)三樓辦公室。
脫下防塵服的江老師,白襯衫被汗?jié)裢噶??!艾F(xiàn)在科研條件多好??!”他指指窗外,“我們從南昌大學(xué)校園里搬到高新區(qū),這個(gè)實(shí)驗(yàn)樓有近9000平方米。剛起步時(shí),實(shí)驗(yàn)室只有60平方米,借了60萬(wàn)元買設(shè)備,就開(kāi)始研究藍(lán)光LED?!?/p>
江風(fēng)益在位于南昌高新區(qū)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)工作(2022年8月5日攝)。新華社記者 周密 攝
拉上窗簾,打開(kāi)屋里的燈,話匣子就從這滿屋的“光”開(kāi)啟。
“這個(gè)天花板吊燈就是我這里研制的,以人眼比較舒適的紅、黃光為主?!苯蠋煛伴_(kāi)課”了:從煤油燈、白熾燈、熒光燈到藍(lán)光LED,以前一次次照明技術(shù)都是由國(guó)外定義。
“比如,煤油燈叫洋油燈,就是因?yàn)楫?dāng)時(shí)燈油是進(jìn)口的。LED照明技術(shù)也是在國(guó)外獲得突破,但我們不能一直點(diǎn)洋LED燈!”
今天廣泛應(yīng)用的藍(lán)光LED,在本世紀(jì)初核心專利還被國(guó)外壟斷。這深深刺痛了江風(fēng)益。
他決心另辟蹊徑,選擇在硅襯底上長(zhǎng)材料做芯片。這一過(guò)程工序繁多,僅材料結(jié)構(gòu)就有70多層、生長(zhǎng)程序有100多步,涉及2000多個(gè)參數(shù)。
“每個(gè)參數(shù)都是一個(gè)變量,每次調(diào)整都是一次試錯(cuò),找到最優(yōu)方案,要經(jīng)過(guò)成千上萬(wàn)次試錯(cuò)?!彼f(shuō)。
這條“追光”之路,江風(fēng)益走了19年。他成功研制出硅襯底藍(lán)光LED材料與芯片技術(shù),讓我國(guó)成為世界第三個(gè)擁有藍(lán)光LED技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)家。
打開(kāi)桌上一盞柱形的臺(tái)燈,柔和的黃光鋪灑在桌面上。江老師高興地拍拍它:“這是金黃光LED,更好也更難的LED照明技術(shù)!”
2011年,江風(fēng)益在主攻藍(lán)光LED的同時(shí),已把目光投向了黃光LED。但在國(guó)內(nèi)外科研人員面前,有一個(gè)“黃光鴻溝”——黃光光效大幅低于藍(lán)光,光效難以突破10%。
拉開(kāi)抽屜,江風(fēng)益拿出厚厚一摞日記本,里面記的是每一天的科研進(jìn)展。這個(gè)習(xí)慣,他保持了近30年。
20世紀(jì)90年代,由南昌大學(xué)潘傳康(中)、江風(fēng)益(右)及鄭戴仇三位教授合作完成的應(yīng)變超晶格結(jié)構(gòu)研究取得重大成果。他們首創(chuàng)的離子束溝道分層掃描技術(shù)將測(cè)量精度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí),屬當(dāng)時(shí)國(guó)際領(lǐng)先水平(資料照片)。新華社記者 宋振平 攝
翻開(kāi)最上面的日記本,在一頁(yè)“9.4%”的數(shù)字下面,江風(fēng)益重重畫了幾道線:“這是一道坎?!?/p>
當(dāng)時(shí),實(shí)驗(yàn)室有4臺(tái)MOCVD設(shè)備。江風(fēng)益拿出3臺(tái)做藍(lán)光,1臺(tái)做黃光?!巴度牒艽蟆⑶巴疚粗?,我步子不敢邁得太快。”
但這臺(tái)機(jī)器上做出的黃光光效,就停在了9.4%。
“我當(dāng)時(shí)有過(guò)遲疑,心想這條路能走通嗎?”江風(fēng)益把日記本往后翻。
日記本里,多是一天一頁(yè)的科研數(shù)據(jù)。但2016年2月3日那一天,江風(fēng)益寫了密密麻麻5頁(yè)。他記下的是習(xí)近平總書記考察時(shí)的情景與囑托。
“我們決定拿出3臺(tái)設(shè)備做黃光,干起來(lái)!”江風(fēng)益站起來(lái),給我們翻柜子里的文件,“你們看,國(guó)家的支持多起來(lái)了,省里、市里的扶持政策也有了,趕上這樣的好時(shí)候,我們有什么借口不努力呢?”
江風(fēng)益和團(tuán)隊(duì)“釘”在了實(shí)驗(yàn)室。餓了,在實(shí)驗(yàn)室吃盒飯;累了,找地方打個(gè)盹?!霸?jīng)最長(zhǎng)有一星期沒(méi)出過(guò)大樓?!彼钢堇锬菑埓舱f(shuō)。
江風(fēng)益在位于南昌高新區(qū)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)與團(tuán)隊(duì)成員一起工作(2022年8月5日攝)。新華社記者 周密 攝
40天后,光效就突破了“黃光鴻溝”,達(dá)到12.2%。但后來(lái),這個(gè)數(shù)值又不動(dòng)窩了。
“就知道,這個(gè)鴻溝沒(méi)那么好跨!”江老師說(shuō)到這里頓了頓,“我經(jīng)過(guò)思考提出,改設(shè)備!拿進(jìn)口的MOCVD設(shè)備‘開(kāi)刀’,大家聽(tīng)說(shuō)后都說(shuō)我膽太大。”
一個(gè)多月里,他帶著兩名設(shè)備專家和一批工程師加班加點(diǎn),6次大改、10多次小改,硬是讓MOCVD的性能大幅提升。
2016年5月5日,接近百天的攻關(guān)后,江風(fēng)益一早來(lái)到實(shí)驗(yàn)室。大家都盯著屏幕,新設(shè)備制造的芯片和器件測(cè)試結(jié)果出來(lái)了——17.2%!
有學(xué)生大喊起來(lái)。一向內(nèi)斂的江風(fēng)益也高興地鼓起掌。
“12%的時(shí)候我心里還沒(méi)底,到了17%,說(shuō)明這條路可行?!?/p>
那天的日記是怎么寫的?
“2016-05-05,結(jié)果:光效達(dá)17%……如果進(jìn)一步優(yōu)化,就有希望達(dá)到25%以上……”
猜到我們?cè)谙胧裁?,江老師說(shuō):“我覺(jué)得離總書記對(duì)我們的囑托還差得遠(yuǎn)呢,不能驕傲?!?/p>
2016年10月26日21.4%、2018年7月16日24.3%、2020年11月25日27.9%……黃光光效一次次突破,不斷刷新世界紀(jì)錄。
江風(fēng)益的“追光”之路還在延續(xù)。這兩年,他們不斷提升黃光光效,也加快了成果轉(zhuǎn)化。站起來(lái)向窗外看,老江指著不遠(yuǎn)處的艾溪湖公園金黃色景觀燈說(shuō):“那就是我們的金黃光LED,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。”
天黑了,我們起身告別?!敖裉觳荒芰裟銈兂酝盹埩??!苯L(fēng)益歉意地跟我們握手,也透露了一個(gè)好消息,“我們?cè)邳S光上又有大突破,在特定工作點(diǎn)最高光效達(dá)50%以上!”
江風(fēng)益送我們下樓,只見(jiàn)研究中心大廳墻上寫著六個(gè)紅色大字:多發(fā)光,少發(fā)熱。
他特意停下了腳步說(shuō):“這句話有三重含義:一是在LED領(lǐng)域,要多發(fā)光就要少發(fā)熱;二是為人處世要潛心做事,少頭腦發(fā)熱;三是在科研中要耐得住寂寞,少湊熱鬧?!?/p>
揮手告別,江風(fēng)益轉(zhuǎn)身又走進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室。