中山大学半导体照明系统研究中心

中山大学下设研究机构

2004年，中山大学统合校内相关科研力量，大力推动半导体照明系统集成技术的研究工作，组建了校级科研机构“中山大学半导体照明系统研究中心”（以下简称“中心”），任命王刚教授为中心主任。

研究方向

“中心”瞄准国际最新科学前沿和关键科学技术问题，开展半导体照明的先导性基础研究与应用层面的技术研究，并建设开放、支撑产业发展的产学研合作平台，立足珠三角, 面向国家和产业重大需求，整合全球资源，为民族工业提供产业化关键技术。“中心”把突破大功率白光LED芯片、封装和系统集成技术的现有水平作为研究目标，从事宽禁带化合物半导体材料外延生长、LED芯片加工工艺、白光LED封装及光源制备新原理探索及新技术开拓研究，并通过产学研合作，应用于若干重大战略高技术产品与示范工程，实现产业化。另外，“中心”同时着眼未来，针对于宽禁带GaN材料“后LED时代”的两大主要应用方向，在现有宽禁带GaN材料系外延生长的基础上，同时深入开展了深紫外探测器和宽禁带半导体电力电子器件的研究，以期分别解决“日盲型火焰探测”和”高效率能量管理及转换”的产业化需求问题。

主要成果

“中心”自成立以来，与工业界、政府部门以及国内外各种学术研究机构开展了广泛的合作。 “中心”已经与中山市木林森电子有限公司、广州市济胜科技贸易有限公司和中昊光电科技有限公司等国内LED行业的龙头企业和权威检测机构建立了联合实验室；针对行业发展的关键技术难题进行攻关，并取得重大突破。已经成功利用MOCVD生长ZnO材料作为透明导电层代替Ni/Au及ITO透明电极，突破国外在这一领域的专利限制。并在开发高显色指数LED光源模组及灯具制造技术，显色指数超过93，达到国际领先水平，已经成功实现产业化，取得了显著的经济效益和社会效益。另外，“中心”还积极承担各类科研任务近五十余项，主要在研项目包括千万元产学研横向课题1项，国家“十一五”863重大项目“半导体照明工程”子课题两项（其中一项为军工项目），国家自然科学基金项目5项，广东省科技计划项目重点项目11项，广州市科技计划项目重大项目1项等。近五年来“中心”非常重视自主知识产权的形成和保护，已经申请发明专利五十六项，其中九项已获得授权。在国内外重要学术期刊上已经发表论文五十余篇。

团队建设

“中心” 依托于光学省重点学科的建设，围绕平台科研队伍建设，一直遵循体现时代特征的资源配置集约化、产业支柱高科技化、知识使用智能化、知识驱动多元化的理念，揽四海之才、汇众人之智---建设了一只优秀卓群且集设计、研发、工程化设计和验证、管理为一体的人才队伍。他们曾奋战在国内外LED行业的知名企业、研所、院校，掌握着引领世界先端的化合物半导体材料生长、器件和模块设计、制作和分析等技术。经过五年的建设已经初步形成了一支由海外留学归国人员为核心的科研队伍。现有研究队伍人数15人，其中教授5名，副教授和高级工程师3名，讲师2名，专职科研人员3人。工程技术队伍三十余人。其中“教育部新世纪人才计划入选者1名”、 “科技部863重大项目总体专家1名”。科研团队的学科背景涵盖凝聚态物理、材料物理、理论物理、光学、化学、微电子、分析测试等方面。

开放交流

“中心” 为进一步加快高水平国际化进程，广泛加强和拓展国际学术交流和合作。已经与日本名古屋工业大学、香港理工大学、香港ASM公司等境外知名LED研究机构和企业签订了合作协议，通过共同研究、学者互访和交换学生的多种方式，保持者长期的国际合作关系。近五年来已经邀请包括英国、美国、日本、澳大利亚、韩国、加拿大等国外知名大学和研究机构的知名学者来“中心”讲学交流数十人次。

科研装备

经过近五年的建设，“中心”已具备世界一流的科研环境。现拥有近 2000 平方米的洁净实验室场地，和近2000平方米的半导体照明产业化中试基地（坐落在佛山）。并且拥有4台国际一流先进外延生长设备,2台MOCVD从事氮化物研发，另一台MOCVD和MBE从事氧化锌材料研发，并拥有一条完整的工艺线和封装线。设备总资产已过亿。

成果转化

为大力促进广东省的LED半导体照明产业结构升级，进而带动中国半导体照明行业进步，最终抢占世界技术领先制高点，“中心”以LED半导体照明先端技术研发、成果转让为核心；以建设开放、支撑行业发展的产学研合作平台为根本；以面向半导体照明产业上、中、下游的专门化产品的企业提供技术咨询和服务为导向，经过近五年的建设，完成了团队建设、平台搭建，在攻克行业共性关键技术问题上也取得了重大突破，并通过对广东半导体照明工程省部产学研创新联盟的建设，构建了开放、支撑行业发展的产学研合作平台，成功地利用联盟集设计、研发、标准、检测、市场等功能的体系，将“中心”研发的数项标志性科技成果（见附件）孵化了5家高新技术企业，通过成果的转化为广东省贡献了数十亿产业价值的同时，完善我省高校学科布局，提升我省在半导体照明产业的技术水平，进而推动新兴半导体照明特色产业形成集群经济优势，对于促进广东传统照明产业跨越式发展和节约能源资源实现节能降耗目标具有重要的战略意义。

标志成果

大功率高亮度GaN蓝光LED芯片及封装技术研究开发

（一）、在蓝宝石衬底LED芯片制作方面：

1. 采用图形化蓝宝石衬底（PSS），从外延层面提高光萃取效率；

2. 采用复合缓冲层，降低外延层位错密度；

3. 改善量子阱结构、提高p-GaN掺杂效率，大幅度提高内量子效率；

4.利用MOCVD生长ZnO材料作为透明导电层代替Ni/Au及ITO透明电极，突破国外在这一领域的专利限制。

（二）、在Si衬底LED芯片制作方面：

1．在LED材料外延生长方面，实现了GaN基LED结构在2英寸Si衬底上无龟裂外延生长。

2.提出了带有通孔结构的LED芯片构造，实现n-GaN与硅衬底之间的缓冲层及中间层短路，从而实现减小垂直导电形式的串联电阻及开启电压。芯片在350mA时的电压可以达到3.6伏以下。

3.开发出铜电镀工艺在Si衬底剥离中的应用技术，利用电镀的厚铜作为GaN外延材料的支撑衬底，实现了硅衬底GaN基薄膜的无龟裂剥离。

（三）、在LED封装方面: