楚天都市報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，相比原來的鹵素燈泡，質(zhì)量上乘的LED大燈價格高了不少，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，武漢大學動力與機械學院副教授周圣軍團隊的一項研究成果，發(fā)表在光學領(lǐng)域著名期刊《光學快報》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)個方向，還需要解決高反射率金屬電極、電流聚集等問題?！敝苁ボ娊忉專叻瓷渎式饘匐姌O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現(xiàn)，但是時間一長“鏡子”表面就會產(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，制成能長時間保持光滑的“鏡子”，解決了這一問題。

另外，LED芯片原有的藍寶石襯底，倒裝后變成了出光面，光滑的表面相反變?yōu)榱藟氖?，它會產(chǎn)生全反射現(xiàn)象，導致芯片的光提取效率低。周圣軍采用光刻技術(shù)在藍寶石表面形成微納米結(jié)構(gòu)，將藍寶石表面變粗糙，使LED芯片的光提取效率達到90%。針對電流聚集問題，他還研發(fā)出三維通孔接觸式電極結(jié)構(gòu)，提升LED芯片電流擴展均勻性，使藍光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格昂貴的原因。”周圣軍認為，他的研究成果可以讓LED車燈換上“中國芯”，去搶占這個數(shù)十上百億的市場，也有助于降低產(chǎn)品價格。

目前，該項研究課題得到國家自然科學基金重點項目、湖北省杰出青年基金的資助，成果已在國內(nèi)幾家廠商得到應用?？萍汲晒绱丝焖俎D(zhuǎn)化，與周圣軍的學術(shù)研究經(jīng)歷有著很大關(guān)系。

原來，周圣軍2005年讀碩士研究生時開始LED領(lǐng)域研究，2011年從上海交通大學博士畢業(yè)后，與幾名科研伙伴在廣東創(chuàng)辦了公司。公司效益不錯，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，“有時候一項技術(shù)不過關(guān)，會直接帶來千萬級的損失?！?/p>

2014年，他決定回到科研單位，繼續(xù)公關(guān)技術(shù)難題。在美國密歇根大學做了一年研究后，他回國進入武漢大學，此后研究出了被知名學者日本大阪大學Fujiwara教授評價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、實踐經(jīng)驗豐富的人才?！敝苁ボ娔壳皫У拇T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/藍光/綠光LED芯片設(shè)計與制造技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化工作。主持國家自然科學基金、湖北省杰出青年基金、國家重點研發(fā)計劃子課題、863重大項目子課題等項目，在國際權(quán)威期刊發(fā)表SCI論文42篇，主編學術(shù)專著1部，獲授權(quán)中國發(fā)明專利8項。2015年入選武漢大學“珞珈青年學者”，2016年入選湖北省“楚天學者計劃”，2018年獲湖北省杰出青年基金。