楚天都市報(bào)5月9日訊（記者柯稱 通訊員吳江龍）亮度高、能耗低、造型酷——汽車LED大燈越來越受歡迎，逐漸從高端車型普及到普通車型上。不過，相比原來的鹵素?zé)襞?，質(zhì)量上乘的LED大燈價(jià)格高了不少，這背后，核心技術(shù)被國外三大公司壟斷是主要原因之一。日前，武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院副教授周圣軍團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)研究成果，發(fā)表在光學(xué)領(lǐng)域著名期刊《光學(xué)快報(bào)》上。它突破了大功率倒裝結(jié)構(gòu)LED芯片“卡脖子”技術(shù)問題，有望讓國產(chǎn)產(chǎn)品在市場上占有一席之地。

周圣軍展示4英寸LED晶圓片

倒裝芯片提高一倍效能

LED燈已經(jīng)非常普及，為何用在車上就存在技術(shù)難題？周圣軍介紹，車燈及演出照明等特種照明，需要更高的亮度、更好的散熱性能以及更久的使用壽命。一般的正裝LED芯片不能滿足這些技術(shù)要求，需要使用倒裝結(jié)構(gòu)芯片來提高發(fā)光效率和散熱性能。

正裝與倒裝LED的區(qū)別

“芯片倒裝并非簡單地調(diào)個(gè)方向，還需要解決高反射率金屬電極、電流聚集等問題。”周圣軍解釋，高反射率金屬電極就好比在LED芯片背部裝一面鏡子，讓射向底部的光被鏡子反射向照明方向。以往采用銀和鈦鎢的組合來實(shí)現(xiàn)，但是時(shí)間一長“鏡子”表面就會(huì)產(chǎn)生裂紋，影響反射率。周圣軍在鈦鎢中插入3層延展性很好的金屬鉑，制成能長時(shí)間保持光滑的“鏡子”，解決了這一問題。

另外，LED芯片原有的藍(lán)寶石襯底，倒裝后變成了出光面，光滑的表面相反變?yōu)榱藟氖?，它?huì)產(chǎn)生全反射現(xiàn)象，導(dǎo)致芯片的光提取效率低。周圣軍采用光刻技術(shù)在藍(lán)寶石表面形成微納米結(jié)構(gòu)，將藍(lán)寶石表面變粗糙，使LED芯片的光提取效率達(dá)到90%。針對(duì)電流聚集問題，他還研發(fā)出三維通孔接觸式電極結(jié)構(gòu)，提升LED芯片電流擴(kuò)展均勻性，使藍(lán)光LED芯片的飽和光輸出電流提高到原來的兩倍，打破了日本日亞、德國歐司朗、美國Lumileds公司對(duì)車用LED芯片的技術(shù)壟斷。

三維倒裝LED芯片效能提高兩倍

企業(yè)經(jīng)歷感受技術(shù)致勝

“一顆傳統(tǒng)LED芯片出廠價(jià)幾毛錢，高端倒裝LED芯片能賣幾塊錢，這也是高端車的大燈價(jià)格昂貴的原因。”周圣軍認(rèn)為，他的研究成果可以讓LED車燈換上“中國芯”，去搶占這個(gè)數(shù)十上百億的市場，也有助于降低產(chǎn)品價(jià)格。

目前，該項(xiàng)研究課題得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、湖北省杰出青年基金的資助，成果已在國內(nèi)幾家廠商得到應(yīng)用。科技成果如此快速轉(zhuǎn)化，與周圣軍的學(xué)術(shù)研究經(jīng)歷有著很大關(guān)系。

原來，周圣軍2005年讀碩士研究生時(shí)開始LED領(lǐng)域研究，2011年從上海交通大學(xué)博士畢業(yè)后，與幾名科研伙伴在廣東創(chuàng)辦了公司。公司效益不錯(cuò)，但他發(fā)現(xiàn)和國外一流公司相比，他們的產(chǎn)品技術(shù)含量還有待提高，“有時(shí)候一項(xiàng)技術(shù)不過關(guān)，會(huì)直接帶來千萬級(jí)的損失?！?/p>

2014年，他決定回到科研單位，繼續(xù)公關(guān)技術(shù)難題。在美國密歇根大學(xué)做了一年研究后，他回國進(jìn)入武漢大學(xué)，此后研究出了被知名學(xué)者日本大阪大學(xué)Fujiwara教授評(píng)價(jià)為國際上外量子效率最高的綠光LED芯片，高外量子效率紫外LED芯片研究成果多次被諾貝爾獎(jiǎng)得主、中科院院士、跨國公司技術(shù)主管等人引用。“周老師擅長將理論研究成果與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，他的研究和授課都非常貼近高科技生產(chǎn)領(lǐng)域，讓我們能盡快成長為理論基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的人才。”周圣軍目前帶的碩士研究生徐浩浩說。

人物簡介：

周圣軍，1983年生，湖北天門人，從事GaN基紫外/藍(lán)光/綠光LED芯片設(shè)計(jì)與制造技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化工作。主持國家自然科學(xué)基金、湖北省杰出青年基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題、863重大項(xiàng)目子課題等項(xiàng)目，在國際權(quán)威期刊發(fā)表SCI論文42篇，主編學(xué)術(shù)專著1部，獲授權(quán)中國發(fā)明專利8項(xiàng)。2015年入選武漢大學(xué)“珞珈青年學(xué)者”，2016年入選湖北省“楚天學(xué)者計(jì)劃”，2018年獲湖北省杰出青年基金。