用心播种的那些日子 ——听陈皓明讲LED发展初期的故事

从2003年“国家半导体照明工程”启动至今，我国半导体照明产业已走过近十年发展历程。这十年间，我国半导体照明产业飞速发展，并朝着大众化应用目标大步迈进。为了回顾这一发展历史，本刊特开辟“十年LED路”栏目。本栏目将以时间为轴，以事件为框架，以人物为灵魂，用独特视角回顾产业十年进程中那些显现出智慧光芒、卓越创造力和非凡品格的人们，感谢他们为行业做出的贡献!

一个晴日的午后，在当年半导体照明产业起步时还是一栋破旧小楼，如今已是中科院半导体所“研发新楼”的CSA现址，我们迎来了陈皓明教授，他在一轮轮的四季交替中培育并伴随半导体照明产业从初萌一点点成长壮大。

陈皓明教授身姿挺拔，一袭黑色风衣更平添了几分潇洒，他讲起话来并不激昂，循循善诱且不失幽默，让每一个在座听讲的人时而开怀，时而陷入沉思。

陈皓明教授是清华大学研究生院原常务副院长，清华大学物理系历任副系主任、系主任，也是清华大学突出贡献奖得主，1996年起先后担任国家863计划新材料领域专家委员会委员和光电子材料与器件专家组组长、973计划新材料领域咨询专家委员会专家。他是LED产业发展见证人之一，而他却介绍说，“自己的工作像工会一样——不做LED的研究，只是组织大家研究”。

在“播种”并用心浇灌半导体照明产业发展的道路中，陈皓明教授也反复验证着恩格斯的那句言，“社会一旦有技术上的需要，这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。” 陈皓明教授当初就是抱着这样的心态，推进产业的一步步发展。

当前，随着LED照明应用的快速推进，全球万亿元的照明市场已经向LED产业敞开，LED照明应用将带动半导体照明产业第三波发展高潮的趋势已经明朗，当初的“播种”终于等来了枝头的繁花。

初期发展与创新思路

“我国LED的研究大概是从上个世纪60年代开始，发展很慢。改革开放以后，在玩具、仪器仪表、信号灯产业带动下，我国开始引进在台湾做好的功率很小的磷化镓、砷化镓外延片，做简单的封装、加工工作，前端利润空间大的外延、芯片还做不了 ” 陈皓明教授娓娓道来。

在陈皓明教授的记忆中，LED产业发展的第一个契机是在1995年年底，当时的电子工业部所属的企业——南昌746厂引进了一台德国量产型的GaP液相外延设备，有了这台设备外延、芯片就可以批量生产，这台设备软件加硬件的投资将近90多万美元，在当时的中国来讲是一笔巨资，企业买不起第二台，那时便下决心在这台设备的基础上研发生产出自己的外延设备。“从某种程度上来看，这是中国第一条LED独立生产线，也就是说直到第八个五年计划完成的时候我们才有了自己的生产线”。

1996年我国“九五”计划正式启动，这一年，陈皓明教授被科技部聘为863材料领域专家委员会委员，负责功能材料光电子领域，开始了他与LED的正式结缘。“863计划将‘让我国LED工业发展起来’作为其中的一项重要任务，并首先选定在材料领域设立一个重大项目。当时，电子工业部副司长郑敏正、中科院半导体所王占国院士和我在一个组，我们三个人开始琢磨这个项目。”陈皓明教授讲述到。

当时从全国范围看，LED有一些相对集中的发展区域，“我们从区域上作了划分和部署，南方以江西为基地，把原来的南昌746厂和南昌大学，以及长沙48所(中国电子科技集团公司第48研究所)组成一个协作结合体，让他们联合起来研发普通亮度的红、绿光芯片使之达到规模生产并形成独立发展能力;中部地区以山东大学和当时的电子工业部第13研究所(现中国电子科技集团公司第13研究所)这两个单位做高亮度黄、橙光产品;北方以长春物理所和长春半导体厂这两家单位联合起来解决红光高亮度发光二极管芯片”。

“这样布下去，当初也捏了一把汗，因为中国对半导体LED液相外延的生产设备研究没有把握，原来的机制下做出来的设备只有研制的当事人能使用，用户却常常不满意。我们认为重要的是要改变机制，否则先进设备永远做不出来”。所以要求这几家院所的研发信息完全互相开放，进口设备也完全开放，“协作体内所有人怎么参与都可以，所有的技术资料都公开”，形成一种全新的研发氛围。

这些项目在“九五”计划末验收时，都按战略目标取得了成果，谈起这一阶段的成果及对于LED产业后来的影响，陈皓明教授总结了以下几点：第一是创新性地走出了一条设备研发与工艺结合的发展道路，为我国重大仪器和设备的开发树立了一个模式，如把科研经费交给746厂，让48所与746厂共同组成研发团队，后利用746厂的设备进行产品开发及工艺再创新，而验收时必须在746厂(使用方)现场验收，如此只用了300万元就做成了量产型GaP液相外延设备。第二是培养了一批人，这些人都成为LED产业后来的重要推动人物。

然而LED中最难研究的是蓝光。1994年，日本人中村修二首先宣布取得了第三代半导体氮化镓的突破，研制出第一只蓝色发光二极管，由此人们看到了白光LED的曙光以及GaN基LED广阔的市场前景和巨大商机。蓝光的出现在光电界是一个很重要的突破，用陈皓明教授的话讲：“一下子就轰动了”，也由此引发了产业内对GaN基LED研究和开发的热潮，并逐渐进入到应用市场领域。

我国对蓝光的研发部署其实并不晚，1996年在中科院半导体所、北大、清华、中科院物理所开始立项研究，即以中关村为核心的四个“大院大所”承担着蓝光的研发工作。到1999年末，负责“蓝光”技术研发的这四家院所都表示“已经出光”，但是光效率还非常低。“窗帘全部拉上，然后拿着电极，里面还用黑布再罩一下，之后通电一下，研究人员兴奋的问我，‘陈老师，蓝光你看见了吗?’而当时国际上已经开始能在市场上销售蓝光LED，价钱很贵，好几美元一个。”陈皓明教授诙谐地描述了当时艰难的、也是里程碑般的蓝光历程。

而正是这点蓝色的星星之火点亮了我国 “十五”期间的LED大发展。