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硅衬底LED技术获国家科技奖“加持” 晶能光电/木林森/三安光电暗中布局

2016-01-09 12:17
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  随着“多光子纠缠干涉度量学”斩获2015年度国家科学技术奖自然科学一等奖,“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”拿下技术发明一等奖,相关产业的发展有望进一步提速。

  在硅基领域,江西省规划打造的千亿LED产业中,硅基LED占据了半壁江山,多家上市公司参与其中;在量子通信领域,量子通信“京沪干线”有望于2016年完成验收,上市公司已渗透量子点激光器、光器件等量子通信产业链。

  两项技术产业影响深远

  8日,2015年度国家科学技术奖评选结果揭晓。正如上证报此前预测的,“多光子纠缠干涉度量学”获得了自然科学一等奖,技术发明一等奖则花落“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”。

  中国科大院士潘建伟和他的团队通过发展多光子纠缠干涉度量学,引领了我国量子通信的研究和应用。如果要实现复杂的多步骤量子计算或者多用户的实时保密量子通信,必须实现多光子纠缠。潘建伟团队在2004年就实现了五光子纠缠操纵,并首次达到量子纠错必须的比特数目;后续又先后实现六光子纠缠、五光子十比特超纠缠、八光子纠缠等。而在密钥分发上,潘建伟团队实现了可升级量子中继基本单位,使得量子通信实现了城际通信应用可能;其百公里量级的纠缠分发和量子隐形传态奠定了星地量子通信的技术基础。

  “在量子通信领域,中国用了不到10年时间,从一个不起眼的国家发展成为世界劲旅,将领先于欧洲和北美。”早在2012年,《自然》杂志这样评价潘建伟的研究。

  潘建伟表示,希望通过3-5年努力,解决基于中继量子通信的问题,初步开展星地量子实验;通过10年左右的努力,构建高速率实用化的广域化的网络。

  值得关注的是,有业内量子学领域专家表示,真实的量子系统是极为脆弱的,也非常容易在极短的时间内退化为普通的经典系统,使得原来的设计全部失效,目前普遍被看好的谷歌D-wave量子计算机“量子加速”并不明显,就是因为从量子到经典的“退相干过程”太快,而阻止退化的问题可能十年内都无法解决;目前能够切实进入应用领域并发挥效益的是量子精密测量。

  “硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”(下称“硅衬底技术”)的重大创新意义则在于:该项技术有望使得中国构建具有完全自主知识产权的LED技术路线和产业标准,对中国LED产业格局有望产生深远影响。

  南昌大学江风益教授带领的研究队伍,创造性地发展了新的LED照明技术路线,在国际上率先实现了硅衬底LED产业化。这一成果近3年取得直接经济效益11亿元以上,成功应用于路灯、手电、矿灯、筒灯、射灯、彩屏、家电数码等领域,用户分布于世界各地。这个获得2015年度国家技术发明奖一等奖的项目,冲破了国外的专利束缚,所发明的新技术产品在市场上形成了强劲的竞争力,有力提升了我国LED技术在国际上的地位。

  在LED衬底三大技术路线上,美国人把持了碳化硅衬底,日本人垄断了蓝宝石衬底。基于硅衬底的良好导热性、稳定性,原材料成本低廉、可实现大尺寸晶圆和垂直结构器件等优势,硅基衬底技术被业界寄予厚望。“如果硅基衬底技术成熟,借助成熟的6吋和8吋集成电路生产线,LED产品价格有望降低一半。”业内人士表示。

  硅衬底面临的巨大技术难点是晶格适配和热适配。上述项目主要参与人员孙钱在前人研究的基础上,创新并利用多层AlGaN(氮化镓异质结场效应晶体管)缓冲层技术,利用高温外延生长时建立起来的压应力抵消降温过程中应热膨胀系数的差异而引起的张应力,从而避免了氮化镓薄膜中龟裂的产生,实现了高质量无裂纹的氮化镓。

  除LED照明领域外,接受采访的业内人士均看好硅基氮化镓在集成电路领域的广泛应用。某LED上市公司研发人员表示,虽然公司暂未涉及硅基发光领域的研究,但非常看好硅基氮化镓与IC制程的结合,这可能将使得计算机CPU实现光子传输。一业内致力于该领域的人士则称硅基氮化镓在硅光子、传感器、功率器件、RF射频等领域都具有广泛的应用需求。

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