在追蹤藍寶石襯底技術7年后,江風益于2003年將目光對準了硅襯底LED技術。
彼時,藍寶石襯底和碳化硅襯底已經把持了LED全行業市場。“藍寶石和碳化硅核心專利全在日美等國手里,如果我國LED產業仍沿著這兩條技術路線發展,勢必會因技術壁壘而在市場競爭中處于劣勢,產業難以可持續發展。”江風益表示。
此時,硅襯底LED已被絕大多數國內外同行判處“死刑”。鑒于藍寶石襯底和碳化硅襯底各自的不足,在硅襯底上制備高光效GaN基LED成為學界夢寐以求的目標;但是由于硅和氮化鎵巨大的晶格失配和熱失配導致外延膜龜裂、晶體質量差,襯底的不透光導致出光率較低等問題長期不能解決,硅襯底LED逐漸被學界認為是無法完成的工作。
“當時也知道這是個世界難題,研究難度很大,但研究實踐下來,我們覺得還是有希望的。”江風益對自己的研究團隊稱贊有加,“我的博士生在實驗做到第六次時就已經激發出那么一點點藍光,雖然很微弱,但已經讓我們很興奮,發出藍光就有戲嘛。”江風益清楚記得那天是2003年12月28日。在次日的年終總結表彰大會上,江風益授予這個博士生“工程中心自然科學三等獎”。
南昌大學對該項研究的鼎力支持也讓江風益更有信心,彼時學校從教育部給予的4500萬的“教育振興行動計劃”款中拿出1945萬扶持硅襯底LED研究。
江風益采用的是硅基圖形化技術,把整個襯底平面分割刻成一個個“芯片大小的方塊”,每個方塊之間外延材料互不相連,大大減少了熱失配產生的張應力,外延膜就不會因為變形而產生龜裂。
最終,實驗室的那一點幽弱藍光形成了星火,開始了燎原之勢,這項技術成功了,并量產了一些小功率的器件。
但這其中的艱辛也許只有身處其中才能體會。從設計到實驗、到中試、再到小規模量產,江風益的團隊進行了5000多次試驗;2004年,江風益團隊開發出硅襯底GaN基LED材料與器件技術,2005年完成了實驗室樣品,2006年依托硅襯底LED技術成立晶能光電,2007年中試成功,2008年開始小批量試生產,2009年實現硅襯底小功率LED芯片量產。
2016年1月8日,2015年度國家科學技術獎勵大會在人民大會堂隆重舉行,江西省推薦的“硅襯底LED項目”榮獲國家技術發明一等獎,江風益作為項目第一完成人代表團隊上臺接受了頒獎。對此殊榮,江風益表示,這是整個團隊60多人的集體貢獻,感謝科技部、工信部、江西省政府、南昌市政府、南昌高新區和南昌大學等各方的大力支持。
“從1987年我到中科院長春物理研究所攻讀發光學專業碩士研究生算起,我在這個領域已經29個年頭了,回顧科研工作經歷,可以用井岡山24字精神概述之:堅定信念、艱苦奮斗、實事求是、敢創新路、依靠群眾、勇于勝利。”江風益總結科研半生,頗為感慨。采訪過程中,江風益多次提到要感謝各級政府的支持和團隊的堅持,“做科研要吃得了苦、吃得了虧,還要臉皮厚,不要太在乎別人看法,堅持自己。”當記者問及硅襯底LED項目是否有望沖擊國際大獎時,江風益表示“搞科研從來不曾以獲獎為目的,搞科研就是要踏踏實實做出服務人類、改善民生的技術成果,推動社會進步。”
而談及LED產業和個人后續發展,江風益再一次強調團隊和有所為有所不為,“從技術角度看LED還處于嬰兒期,誰能突破技術瓶頸,實現100%LED照明,誰就能引導下一代半導體照明技術;而氮化鎵材料在功率器件方面更具有廣闊的前景。我還是繼續有所為有所不為,專注發光吧,希望研究團隊在不遠的將來實現無需熒光粉的100%LED照明。”