厦门大学“半导体光电材料及其高效转化器件科技创新团队”荣获福建省高校科技创新团队立项

近日,我校半导体光电材料及其高效转化器件科技创新团队荣获福建省高等学校科技创新团队省级立项。该项目团队旨在联合校企及海外创新力量,通过围绕机制创新、技术突破、人才汇聚及学科建设主线,打造协同发展的新格局。该团队还将围绕行业核心技术进行攻坚突破,进行光电高效转化途径的完善和创新以及高性能新材料的研发,是国内较为完善的创新团队项目。就团队的创建背景和意义,我们采访了该项目主要负责人、厦门大学物理学院教授陈张海教授。

关于团队的建设背景,陈教授认为,目前我国半导体行业发展较为强劲,但仍存在研发力量分散,知识产权孤立,链条断节等问题,缺少一些卡脖子的核心技术。陈教授的项目致力于这些关键核心技术的攻关,涉及太阳能电池、发光二极管(LED)核心技术、芯片技术、高灵敏度探测和成像技术等。

陈张海教授说:太阳能是地球常规能源的终极来源,发展高光电转化效率的光伏器件是解决能源问题的重要途径之一。太阳能电池的工艺创新和新材料的设计也是本次项目的研究重点之一,项目将致力于提高太阳能电池转化效率和可靠性,从而进行商业的规模化生产做努力。



团队曾研制出开路电压最高的纯固态量子同轴线太阳能电池, 该成果被列入2011年太阳能光伏电池新技术十大新技术之一,获国际能源领域最负盛名的Eni award提名奖

除了太阳能技术,LED技术也是团队的主要研发内容。LED发光原理是电子与空穴复合发光,由于其电光转化效率远高于普通白炽灯,在日常生活中应用非常广泛。团队牵头多家知名企业,针对半导体照明材料、芯片、封装、模组与应用全链条开展联合技术攻关,解决了面向半导体照明产品光电转化效率、长期工作可靠性等核心技术难题,形成了具有自主知识产权的高光效长寿命半导体照明全套技术,实现我国半导体照明芯片性能和性价比的超越,促进厦门作为我国第一个半导体照明产业基地的产能达全球的40%,并成为世界半导体光源芯片的重镇。

此外,LED技术还广泛应用于不同规格的电子屏幕,其中比较先进的是OLED(有机发光二极管)技术。但是有个缺点是它是有寿命的,有机的材料会老化,光照也好,热也好,会老化。所以现在我们致力于研发一种寿命较长的LED显示屏。现在的我们把像源做小,达到Micro-LED的大小——微米的量级。陈教授说,该项技术还处在研究发展的过程,需要不断降低成本,开发纳米加工、量子点色转换等关键技术。对于技术研发来说是一个可以弯道超车的良好机会。在此方面,团队与厦门多家知名企业合作攻关智能光色调控、降低LED热阻、构建智能化快速光电色热综合检测体系等关键技术,并实现了产业化。这些探索将拓展LED在显示领域的应用,提高福建省相关产业的竞争优势,为地方经济可持续发展提供技术储备。



基于多场调控化合物量子结构关键技术及其在固态光源的规模化应用,生产出超高光效GaN基白光LED产品。技术推广应用2015-2017年间实现23.6亿产值,利润近2亿。项目成果获2017年度福建省及厦门市科学技术进步奖一等奖。

最后一个方面就是高灵敏度探测和成像技术。探测就是把光信号变成电信号,效率越高越好,高到一个光子过来,我们都可以把它变成电信号,然后探测出来。就像我们的眼睛,其实也是一个光的接收器,视网膜其实就是一个接受屏,把所捕获的光信号转化为电信号,通过视神经传到大脑皮层,再经过形成我们看到的图像。所以当转化效率越高时,灵敏度越高,探测器就能捕捉到更微弱的信号。当然也不止是光探测方面,还有指纹特性识辨领域,自由空间通信领域,新型无人驾驶领域,万物智能传感领域等等。团队也发展以新材料,新原理,新结构为基础的高性能探测器技术,打破国外垄断技术,结合国内自主研发新的探测成像器件。

我们科研就是把一个东西做到极致,做到极限。本着这样的精神,陈教授项目团队依靠厦门这个国内重要的半导体光电基地,预期培养出一批优秀人才,申请发明专利。也希望借此能使主要产品达到国际领先水平,取得解决区域产业需求的重大标志性成果,并快速投入到实际应用中去。

团队主要负责人简介

张荣教授

张荣教授,现任厦门大学校长、党委副书记,教育部长江学者奖励计划特聘教授,国家杰出青年基金获得者,国家自然科学基金委创新群体和科技部重点领域创新团队负责人。



国家万人计划科技领军人才,国家973项目首席科学家。长期致力于半导体器件、材料和物理研究,在氮化物材料生长、物性和光电器件领域取得了一系列创新成果,先后主持几十项国家和地方重大研究课题,在国内外正式发表SCI学术论文300余篇,获得/申请国家专利100余项,曾获国家自然科学二等奖、技术发明二等奖、三等奖各一项,教育部自然科学奖一等奖、技术发明奖一等奖,何梁何利基金科学与技术进步奖。

陈张海教授

陈张海教授,国家杰出青年基金获得者,享受国务院政府特殊津贴,曾任德国凯撒斯劳滕大学物理系访问教授和日本东京大学物性研究所客员教授。



长期从事半导体及其纳米结构的光谱特性研究,负责承担或完成了国家自然科学基金委杰出青年科学基金、重点项目、科技部973重大研究计划等多项重要科研项目。在多个重要学术组织中任职和国际会议中担任主席, 承办了第13 届国际纳米结构中光-物质相互作用物理会议(PLMCN12)并担任组织委员会主席和大会主席。由于在低维半导体腔量子电动力学领域所取得的优秀成果,荣获了2010-2011年度中国物理学会黄昆物理奖。近5年来,发表学术论文(SCI100 余篇,其中8 Phys. Rev. Lett.1PNAS3Phys. Rev. B Rapid Communication2Nano Letts20 Appl. Phys. Lett.4 Phys. Rev. B。先后担任Phys. Rev. Lett.Appl. Phys. Lett.Nano Letts等国际学术期刊审稿人。

康俊勇教授

康俊勇教授,博士、厦门大学物理学一级学科博士点、微电子学与固体电子学二级学科工科博士点学术带头人、凝聚态物理国家重点学科主要学术带头人。


长期从事化合物半导体晶体生长及其特性表征的教学和科研工作。主持过国家“973”“863”、国家自然科学基金重大研究计划和重点项目等数十项研究。先后在 Nature MaterialsNature CommunicationsNano LettersAdvanced MaterialsLight-Science & ApplicationsLaser Photonics & Reviews等国际著名学术刊物上发表论文300余篇,他引约4500次;授权国家发明专利50余项;部分成果完成了向重要企业的技术转让,并实现产品产业化,年产值十多亿元,部分产品在国家航空航天领域得到广泛应用。曾获国家政府特殊津贴,全国优秀博士学位论文指导教师,福建省科技进步一等奖(第一完成人),福建省先进工作者,厦门市科技创新杰出人才。