红光LED：创造新的经济增长点

未来很“光明”

“我们应该算是非常幸运的，选择了一个具有无限‘光明’前景的职业。”山东华光光电子有限公司管芯部主任夏伟博士说，“光电子技术作为信息产业的核心技术之一，是继微电子技术之后迅猛发展的又一高新技术，具有强大的生命力和潜力。”

近年来，全球性的能源短缺和环境污染问题日益突出，全世界各个国家都迫切希望应用节能环保的新技术。半导体照明作为新型高效固态光源将成为人类照明史上继白炽灯，荧光灯之后的又一次飞跃，引发第三次照明革命。业内普遍认为，如同晶体管替代电子管一样，半导体灯替代传统的白炽灯和荧光灯也是大势所趋，仅仅是一个时间问题。

在同样的照明效果下，LED的耗电量为白炽灯的1/8，为荧光灯的1/2。日本专家估计，如果采用光效比荧光灯高两倍的LED来代替国内一半的白炽灯和荧光灯，相当于每年可节约60亿升原油;美国圣地亚哥国家实验室预言，全球的白炽灯，日光灯都被白光LED取代的话，将相当于节约38座核电站的发电量。据业内估计，我国若目前1/3的白炽灯被半导体灯所代替，每年可以为国家节省用电1000亿度，相当于一座三峡工程的年发电量。

LED除了节能，还具有安全环保的特点。LED为一全固体发光体，耐震性好，不易破碎，它与荧光灯不同，没有汞等元素的污染，废弃物完全可回收。

“半导体照明”研究计划风起云涌

美国能源部预测，到2010年前后，美国将有55%%的白炽灯和荧光灯被半导体灯替代，每年可节电350亿美元。据测算，7年后仅在美国，半导体照明就可能形成一个500亿美元的大产业。面对半导体LED照明市场的巨大吸引，世界各国也纷纷投入巨资，资助LED的研究和产业化，抢占这一高科技的制高点。美国推出了名为“美国半导体照明技术发展蓝图(2002—2020)”的国家半导体照明计划，日本制定了“21世纪光计划”，计划到2008年完成替代50%%的传统照明灯具的目标。另外还有欧盟、韩国等近年来相继推出类似计划投入巨资进行研发，我国台湾地区也出台了新世纪照明光源开发计划，大力发展发光二极管照明产业。世界三大照明工业巨头通用电气集团、飞利浦集团、欧司朗集团纷纷与半导体公司合作，成立半导体照明企业，并提出要在2010年前，使半导体灯发光效率再提高8倍，价格降低100倍。一场抢占半导体照明新兴产业制高点的争夺战已经在全球打响。

我国也于2003年紧急启动“国家半导体照明工程”，科技部会同信息产业部、建设部、教育部、中国轻工业联合会、中国科学院等行业和地方，宣告成立国家半导体照明工程协调领导小组。并同时启动了“十五”国家科技攻关计划重大项目“半导体照明产业化技术开发”，“十一五”“十大重点节能计划”中绿色照明是其中非常重要的一项。各个项目的不断推动，给LED产业的发展创造了良好的时机。

攻关“863”

山东华光光电子有限公司主要集中研究砷化镓基底上的AlGaInP材料体系红、橙、黄LED产品，在技术领头人徐现刚教授的带领下，近几年有着突飞猛进的发展，技术水平在国内处于领先地位。徐现刚教授早在加拿大时，就跟两位教授合作，采用MOCVD制备出高质量的GaAsSb/InP双异质结晶体三极管，其结果处于国际领先地位。

以此研究结果发表的论文获世界上两个重要的学术组织英国工程师协会最佳论文奖和美国工程师协会杰出论文奖。2000年，他放弃了国外的优厚工作生活条件，回国加入到国内高新技术产业化工作，现在，作为国家新材料领域专家委员会专家组组长，在光电子行业享有较高的盛誉。

2006年11月，申请国家863计划重大项目RGB三基色白光LED制造技术中倒装衬底结构高亮度红光LED芯片的研制课题，徐现刚将主持项目的重担压到了夏伟的身上。

红光LED作为三基色的一种和蓝绿光LED组合在一起，变幻着五光十色。

AlGaInP四元红光LED作为RGB三基色中的一种，在白光合成中具有不可替代的地位。所以深入分析其工作机理、优化材料外延生长工艺，研究管芯制作工艺，提高AlGaInP红光LED的亮度，改善散热条件等都具有非常重要理论意义和现实意义。这一项目的目的是：将在GaAs吸收衬底上生长AlGaInP红光LED结构材料，在管芯工艺中用Si或SiC等基板衬底替代GaAs衬底，制作出发光效率更高的高亮度红光芯片。

夏伟说，他们这个年轻的团队充满激情，加班加点，在公司上下一心共同的努力下，在不到一年的时间就取得了突破性的进展，攻克了一个又一个难题，设计出了适合换衬底工艺的LED结构，并对外延表面的颗粒及形变进行了良好的控制，制作出了高反射率的多层金属，成功地完成了外延结构和衬底的粘接，并有效地实现了吸收衬底GaAs的剥离。

在实现AlGaInP外延层与基片的熔接工艺攻关中，怎样实现大面积无孔洞的晶片粘接，在后续工艺制作中粘接牢固而不分层，曾经困扰他们很长时间。研究人员经过不懈地努力和一次次的试验，终于通过降低外延片的翘曲度和表面颗粒、优化金属界面结构，终于克服了这一困难。相对于常规LED芯片，亮度提高到原来的两倍，12mil芯片20mA测试达到了310mcd，40mil功率型芯片350mA测试达到4600mcd，提前完成了计划的阶段性目标。