高端視點：

• 我國半導體照明基礎研究雖然在過去10年中得到一定支持，但也存在缺位
• 前期積累的基礎研究成果，已不能適應半導體照明技術發(fā)展的快速需求
• 加快半導體照明若干重大基礎科學問題研究，解決產業(yè)發(fā)展的技術瓶頸，已經迫在眉睫

半導體照明產業(yè)已成為后危機時代的產業(yè)制高點。針對我國基礎研究滯后于技術、市場發(fā)展的現(xiàn)象，專家呼吁——

“由于巨大的應用需求，半導體照明發(fā)展出現(xiàn)了市場領先技術發(fā)展，技術研究領先于基礎研究的特點。”在近日召開的相關主題的香山科學會議上，南京大學物理系教授張榮等專家指出，我國半導體照明基礎研究雖然在過去10年中得到一定支持，但也存在缺位。前期積累的基礎研究成果，已不能適應半導體照明技術發(fā)展的快速需求。因此，加快半導體照明若干重大基礎科學問題研究，解決產業(yè)發(fā)展的技術瓶頸，已經迫在眉睫。

半導體照明，被公認為照明史上的第二次革命。“其發(fā)光方式與目前傳統(tǒng)照明的發(fā)光方式完全不同，在發(fā)光效率、壽命、環(huán)保方面有巨大的潛在優(yōu)勢。它具有安全、無頻閃等特點，而且不存在紅外、紫外輻射，不會造成二次污染。”張榮介紹。

“根據(jù)理論預期，半導體照明發(fā)光效率可以達到400lm/W左右，是節(jié)能燈預期效率的3—4倍。”中科院半導體研究所研究員曾一平分析，按照技術發(fā)展預期，如果半導體照明光源的發(fā)光效率達到200lm/W以上，并取代傳統(tǒng)照明光源，則至少可使我國的照明用電每年節(jié)省1/3以上。按照當前的照明用電量計算，每年節(jié)電近1000億度，超過三峽工程的全年發(fā)電量，并減少二氧化碳排放1億多噸。

記者從會議上了解到，目前國際上半導體照明產品水平已經達到100lm/W，我國產業(yè)水平在80lm/W左右，已經超過了節(jié)能燈的發(fā)光效率。

半導體照明包括基礎材料、外延材料、芯片、封裝、二次光學設計、應用等一系列內容，但是，影響半導體照明發(fā)光效率的核心是材料和芯片。“目前在關鍵的白光led技術上，雖然已經在一定范圍內獲得實際應用，但與傳統(tǒng)照明光源和技術相比，沒有體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。”曾一平認為，如何實現(xiàn)半導體白光照明的超高效，是全世界半導體照明領域面臨的最重要問題。

“半導體照明發(fā)光效率每提高10lm/W，應用市場就擴大50%。”張榮告訴記者，半導體照明發(fā)展的特點是市場發(fā)展領先于技術發(fā)展，技術發(fā)展促進市場應用。但目前，由于半導體照明的基礎研究還相對滯后，對于半導體照明核心氮化物LED發(fā)光過程中的許多基礎問題還不完全清楚或存在爭議。

在本次題為“高效氮化物半導體白光照明材料及芯片基礎問題”的香山科學會議上，張榮認為，半導體照明發(fā)光效率，歸結到基礎科學層面，主要是高應變、強極化氮化物異質結構能帶的優(yōu)化設計及實現(xiàn)，氮化物外延生長動力學與缺陷行為控制，氮化物異質結構載流子復合動力學和光子傳輸行為控制等關鍵科學問題。正是由于對這些問題的了解還不夠深入，影響了半導體照明技術的發(fā)展。

“半導體照明正是后危機時代的產業(yè)制高點。”張榮指出，由于半導體照明在節(jié)能減排方面蘊含著巨大的市場前景，美、日等國政府紛紛推進相關科技計劃。

美國能源部在2009年公布了固態(tài)照明（SSL）制造研發(fā)的產品路線圖，并將實驗室實現(xiàn)200lm/W發(fā)光效率的時間表，從原定的2020年提前到2015年。

“分析這個路線圖，可以看出，美國對于這個產業(yè)是均衡、科學的部署，覆蓋各個環(huán)節(jié)，基礎研究、技術開發(fā)、產業(yè)化工程示范、市場推廣應用并重。”在張榮看來，其組織框架是以研發(fā)機構為主體，市場需求為導向，產業(yè)化平臺為支撐。

“而我國在基礎研究領域還應該加大支持力度。”張榮表示，“從目前100lm/W發(fā)光效率到200lm/W，還需要若干年的努力，基礎研究有待進一步突破。”