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數字報
牢記囑托建新功|掌握核心技術,這條道路必須走
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新華社記者郭強、余賢紅

2016年2月3日,習近平總書記來到江西的南昌大學,考察了國家硅基LED工程技術研究中心實驗室。這個實驗室由江風益教授牽頭研究的“硅襯底藍色發光二極管”項目,獲得2015年度國家技術發明獎一等獎。

習近平總書記聽取實驗室研究成果介紹,察看芯片制作流程,了解實驗室科技創新、人才培養、產學研結合等情況,并參觀了南昌光谷展廳,肯定他們攻科研難題和抓成果轉化決心大、目標高、工作實、成效好。習近平總書記指出,掌握核心技術的過程很艱難,但這條道路必須走。

早上8點,到國家硅基LED工程技術研究中心的辦公室采訪江風益,我們撲了個空。他的學生告訴我們:“你們找錯地方了,江老師很少待在辦公室。”

這個研究中心位于南昌高新區,3層樓里有裝備制造、材料生長、芯片制備等6個實驗室。“哪里有解決不了的問題,老師就會出現在哪。你們只能打他手機了。”

手機接通,那一頭傳來帶著江西口音的普通話:“我在一樓的金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)設備間這兒,今天忙得緊!”

江風益在位于南昌高新區的實驗室內工作(2022年8月5日攝)。新華社記者 周密 攝

走進實驗室,7臺MOCVD設備整齊排列。它們是半導體照明芯片的關鍵材料制造設備。最大的設備前面,一個穿著白色防塵服、中等個頭的人,正在給大家做指導。

設備指示燈一閃一閃,操作臺屏幕上的數據不斷變化。“做實驗就得不斷去試錯。”做講解的人提高了聲音。他就是江風益。

59歲的江風益是中科院院士、南昌大學副校長,可他更愿意別人叫他“江老師”——他喜歡這個稱呼。

我們叫了一聲“江老師”。他招手示意我們在旁邊坐下:“你們等等。這會兒我們黃光LED的實驗正遇到一個難題呢。”

發光二極管,英文簡稱LED,是一種常用的發光器件。黃光LED,是江風益這幾年主攻的關鍵核心技術。它無需稀土熒光粉、無藍光危害,被視為可能取代當前“藍光LED+稀土熒光粉”的人造照明光源。

沒想到,這一等,就是好幾個小時。轉遍實驗室,我們又跟著江老師走進三樓辦公室。

脫下防塵服的江老師,白襯衫被汗濕透了。“現在科研條件多好??!”他指指窗外,“我們從南昌大學校園里搬到高新區,這個實驗樓有近9000平方米。剛起步時,實驗室只有60平方米,借了60萬元買設備,就開始研究藍光LED。”

江風益在位于南昌高新區的實驗室內工作(2022年8月5日攝)。新華社記者 周密 攝

拉上窗簾,打開屋里的燈,話匣子就從這滿屋的“光”開啟。

“這個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。”江老師“開課”了:從煤油燈、白熾燈、熒光燈到藍光LED,以前一次次照明技術都是由國外定義。

“比如,煤油燈叫洋油燈,就是因為當時燈油是進口的。LED照明技術也是在國外獲得突破,但我們不能一直點洋LED燈!”

今天廣泛應用的藍光LED,在本世紀初核心專利還被國外壟斷。這深深刺痛了江風益。

他決心另辟蹊徑,選擇在硅襯底上長材料做芯片。這一過程工序繁多,僅材料結構就有70多層、生長程序有100多步,涉及2000多個參數。

“每個參數都是一個變量,每次調整都是一次試錯,找到最優方案,要經過成千上萬次試錯。”他說。

這條“追光”之路,江風益走了19年。他成功研制出硅襯底藍光LED材料與芯片技術,讓我國成為世界第三個擁有藍光LED技術自主知識產權的國家。

打開桌上一盞柱形的臺燈,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!”

2011年,江風益在主攻藍光LED的同時,已把目光投向了黃光LED。但在國內外科研人員面前,有一個“黃光鴻溝”——黃光光效大幅低于藍光,光效難以突破10%。

拉開抽屜,江風益拿出厚厚一摞日記本,里面記的是每一天的科研進展。這個習慣,他保持了近30年。

20世紀90年代,由南昌大學潘傳康(中)、江風益(右)及鄭戴仇三位教授合作完成的應變超晶格結構研究取得重大成果。他們首創的離子束溝道分層掃描技術將測量精度提高了一個數量級,屬當時國際領先水平(資料照片)。新華社記者 宋振平 攝

翻開最上面的日記本,在一頁“9.4%”的數字下面,江風益重重畫了幾道線:“這是一道坎。”

當時,實驗室有4臺MOCVD設備。江風益拿出3臺做藍光,1臺做黃光。“投入很大、前途未知,我步子不敢邁得太快。”

但這臺機器上做出的黃光光效,就停在了9.4%。

“我當時有過遲疑,心想這條路能走通嗎?”江風益把日記本往后翻。

日記本里,多是一天一頁的科研數據。但2016年2月3日那一天,江風益寫了密密麻麻5頁。他記下的是習近平總書記考察時的情景與囑托。

“我們決定拿出3臺設備做黃光,干起來!”江風益站起來,給我們翻柜子里的文件,“你們看,國家的支持多起來了,省里、市里的扶持政策也有了,趕上這樣的好時候,我們有什么借口不努力呢?”

江風益和團隊“釘”在了實驗室。餓了,在實驗室吃盒飯;累了,找地方打個盹。“曾經最長有一星期沒出過大樓。”他指著屋里那張床說。

江風益在位于南昌高新區的實驗室內與團隊成員一起工作(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”,達到12.2%。但后來,這個數值又不動窩了。

“就知道,這個鴻溝沒那么好跨!”江老師說到這里頓了頓,“我經過思考提出,改設備!拿進口的MOCVD設備‘開刀’,大家聽說后都說我膽太大。”

一個多月里,他帶著兩名設備專家和一批工程師加班加點,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,接近百天的攻關后,江風益一早來到實驗室。大家都盯著屏幕,新設備制造的芯片和器件測試結果出來了——17.2%!

有學生大喊起來。一向內斂的江風益也高興地鼓起掌。

“12%的時候我心里還沒底,到了17%,說明這條路可行。”

那天的日記是怎么寫的?

“2016-05-05,結果:光效達17%……如果進一步優化,就有希望達到25%以上……”

猜到我們在想什么,江老師說:“我覺得離總書記對我們的囑托還差得遠呢,不能驕傲。”

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,不斷刷新世界紀錄。

江風益的“追光”之路還在延續。這兩年,他們不斷提升黃光光效,也加快了成果轉化。站起來向窗外看,老江指著不遠處的艾溪湖公園金黃色景觀燈說:“那就是我們的金黃光LED,已經實現了量產。”

天黑了,我們起身告別。“今天不能留你們吃晚飯了。”江風益歉意地跟我們握手,也透露了一個好消息,“我們在黃光上又有大突破,在特定工作點最高光效達50%以上!”

江風益送我們下樓,只見研究中心大廳墻上寫著六個紅色大字:多發光,少發熱。

他特意停下了腳步說:“這句話有三重含義:一是在LED領域,要多發光就要少發熱;二是為人處世要潛心做事,少頭腦發熱;三是在科研中要耐得住寂寞,少湊熱鬧。”

揮手告別,江風益轉身又走進了實驗室。

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