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揭秘硅衬底LED技术“升级换代”之路

2016-03-08 09:16
苏子言岁月
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   在晶能光电硅衬底小功率LED芯片量产后不久,研究再一次遇到困难,在硅衬底大功率LED芯片上,硅基图形化技术开始显得“力不从心”,外延膜由于变形导致龟裂的问题再次出现,芯片制造技术不够稳定、合格率也比较低。

  最困难的时候,一批留学归来的热血青年加入了晶能光电,以新的思路完成了硅衬底LED技术的“升级换代”,晶能光电率先于全球实现了硅衬底LED技术大规模产业化。孙钱就是这批留学归来青年中的一位。

  “学霸”之路

  初次见到孙钱,这个80后的大男孩没有记者想象的意气风发,颦笑间略显腼腆。

  孙钱,2002年从中科大提前一年毕业,获材料物理理学学士和计算机科学与技术工程学士双学位,并荣获中科大最高奖郭沫若校长奖,同年以全系第一名的成绩免试推荐到中科院半导体所读研;2005年硕士毕业后进入耶鲁大学深造,仅用四年获得博士学位、并荣获耶鲁工学院最高奖Becton奖;2011年入选中组部首批国家“青年****”,加入中科院苏州纳米所技术与纳米仿生研究所(下称中科院苏州纳米所)和晶能光电;2012年入选江苏省“双创人才”计划和苏州工业园区“金鸡湖双百人才”,2015年荣获国家优秀青年科学基金资助,2016年荣获国家技术发明一等奖;现任中科院苏州纳米所研究员、博导,科技部高新司“第三代半导体材料”项目总体专家组成员,兼任晶能光电研发副总裁。翻看孙钱的简历,妥妥一部“学霸”成长记。

  回忆往事,这个来自南通的农家孩子表示,最初踏进半导体大门就是为了“好找工作”。2002年本科毕业时,因为家境比较贫穷,孙钱只能深埋出国进修梦,选择被保送到中科院读研。“选择半导体所就是因为这专业毕业后好找工作,赶紧挣点钱,补贴家用。”孙钱大笑着说。孙钱在中科院半导体所开始跟随导师杨辉研究员进行氮化镓薄膜的研究,这也为其后来踏入硅衬底LED埋下了伏笔。

  一次同学聚会再次重燃了孙钱的出国梦。“每个月有2000多美元奖学金啊,在国内全职工作也挣不到这么多嘛,留学还能挣个学历,开拓视野。”孙钱决定准备出国,1个月考过了GRE,两周考过托福。“如果本科时就出国肯定不会去耶鲁,但当时申请学校时发现美国TOP10的大学只有耶鲁在做氮化镓,也就只能去耶鲁了。”

  在导师的要求下,孙钱没有参加硕士毕业典礼,提前3个月到了耶鲁开始实验室工作。

  小伙扛大梁

  谈及到硅衬底氮化镓基LED时,骨子里的“狂妄”开始写在这个腼腆男孩的脸上。

  “在美国,氮化镓已经开始走下坡路了。”初到美国,孙钱就被博士生导师兜头泼了一盆冷水。因为晶格失配和热失配等问题长期无法解决,学术界已经开始放弃硅衬底,涌向蓝宝石衬底。

  但孙钱却决定挑战这个难题。通过系统调研、查阅资料,孙钱提出了通过应力控制来解决“龟裂”的方案。但这个方案并不被导师看好,“这不可能,别人做了那么久都没有成功,你也不可能解决(龟裂)这个问题。”但孙钱颇为偏执,继续实验,并在原理和机理上都获得了很大的进展,方案获得初步验证。

  “命运早已安排,你只需要做好自己。”这句话用在孙钱身上再合适不过,2009年博士毕业时赶上美国金融危机,但当时LED产业一片欣欣向荣,孙钱在权衡之下投身到这个蓬勃的产业。在飞利浦Lumileds和普瑞光电之间,孙钱选择了后者,于2010年出任该公司外延研发科学家,负责大尺寸硅衬底GaN基蓝光LED的研发。

  凭借在耶鲁的良好底子和拼劲,孙钱在普瑞光电的硅衬底LED项目进展神速。不到半年,孙钱攻克了第一个难关,第五批外延片流片时就在硅衬底上实现了135流明/瓦的LED。全公司开始对硅衬底LED热情高涨,项目也从只有他一人主攻变成全公司人人参与,数据反馈周期则从最初的2-3个月缩短到3-5天;又不到半年后,孙钱及团队在8英寸硅衬底上实现了160流明/瓦的高光效GaN基LED。普瑞光电用这项技术做了一只白炽灯泡拿去与日本东芝谈判,最终获得逾1亿美元的技术转让费。

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