V缺陷从“大害”到“小害”再到“大用”

　　“V缺陷三维PN结及应用”项目属于应用基础研究，深耕硅基氮化镓LED，跳出国外技术路线的延长线，走出自主研发的新路径，提出了新理论方法，实现了技术水平跃升，从基础研究起步做到了商品化。

　　项目发现，该材料量子阱区域，位错诱导形成的大尺寸V缺陷三维结构，具有增强空穴注入量子阱和提高量子阱质量等有益作用，打破“位错缺陷越少越好/越小越好”传统认知。提出了V缺陷三维PN结理论方法，使PN结界面由二维发展到三维，空穴注入量子阱的路径从势垒高的极性面转变为从势垒低的半极性面，使V缺陷从有“大害”到有“小害”，发展为有“大用”。由此，大幅提升黄光LED光效、氮化镓红光LED光效和蓝绿光LED电注入效率。

　　项目开拓了纯芯片LED照明技术路线(无荧光粉)，产品批量应用于路桥照明和氛围照明等场景。项目显示芯片批量应用于特种专项装备。项目实现了硅基氮化镓LED与硅基电路晶圆级集成，研制成功微型显示屏及首款黄光AR眼镜。

　　项目在非共识路线上提出的理论方法，获国际同行公认，被推广应用到量大面广的共识路线，提升其技术水平，推进半导体发光学科和半导体照明显示产业发展。

　　“原始创新更需打破固有认知”

　　江风益近日在南昌受访时介绍，整个研究历程是“实践-理论-再实践-再理论”的完整闭环，充满辩证思维，“科研中逻辑思维、传统认知固然重要，但原始创新更需要打破固有认知的辩证思维”。

　　据介绍，1993年学界首次出现V缺陷相关研究论文；2005年德国科学家提出V缺陷能屏蔽位错，是重要进步，但又指出其所占面积要越小越好。此后全球科研同行以减少、减小V缺陷为研究方向。

　　江风益团队依托海量实验试错，2008年意外发现V缺陷具备正向作用，但当时只观测到现象，无法解释底层机理；2012年，江风益猜想其机理为空穴从V缺陷侧壁注入量子阱；2014年团队通过理论计算，正式对外公布V缺陷具备有益作用的新机理，明确空穴载流子通过V缺陷侧壁传输进入量子阱。

　　“基于该理论，我们攻克五十多年未能解决的高效黄光LED技术难题。突破后，团队快速推出无荧光粉照明产品，视觉舒适度高，且节能效果较好。”江风益说，节能减排是全球科技发展的主旋律之一，这项基础研究成果应当全球共享，因此，2019年团队发表论文，提出“V缺陷三维PN结”的新概念。