中村修二:看好LD激光照明与GAN基板发展

中村修二博士与他在圣塔芭芭拉大学的同事Steven博士等人,近日拜访了台湾地区。这位新科诺贝尔物理奖得主素来以快人快语风格闻名,在他这次于春季拜访亚洲的行程中,在台湾地区除了拜访晶电等LED台厂外,也在4月9日于交通大学进行专题演讲。

中村修二此行分享了他在研发蓝光LED与后续在LED方面的心路历程与成果,以及提供他对未来LED产业、LD产业发展的分析洞见。LEDinside这次受到晶电董事长李秉杰与交通大学的协助,也很顺利地访问到了中村修二先生,期许他一些观点与想法,能够为LED产业带来更多的光明。

蓝光LED溯源 - 伟大的发明

针对这次因为蓝光LED的研究成果获得诺贝尔物理奖的殊荣,中村修二表示,他的发明是高效率LED的重大突破,之前花了20年去实现这个工程发展,而这次的诺贝尔奖虽然颁给他们三位,但都没有在得奖的理由中提到氮化铟镓层(InGaN Layer),他为了这个有一点不开心。他认为少了这个就不能够做成蓝光LED,因此认为诺贝尔奖的委员会给的得奖理由写错了。

而他得奖之后,有一大堆不同研讨会、演讲场合的邀约,中村和圣塔芭芭拉大学的同事讨论时,对方就说,你得的是诺贝尔奖耶,应该要婉拒全部和你研究成果不相关的邀约,中村遵从了他的建议,开始了一个诺贝尔奖得主的新生活。


晶电董事长李秉杰与诺贝尔物理奖得主中村修二


研究要保持热情,设法获得研究上的自由

面对工程师、科学家面临的研究持续力问题,与中村同样属于圣塔芭芭拉大学且是研究伙伴的Steven Denbaars博士指出,做研究要保持热情,当新技术产生冲击时,要想一些自己创造的新东西能否在不同的应用上出现。他强调,获得研究上的自由很重要,就能够去做自己想做的研究。他的老师是著名的黄光LED发明人George Craford,有和他讨论过这个议题,Steven Denbaars后来决定去大学做更自由的研究,这和在产业界做研究确实是有不同。

中村修二则表示,做研究确实需要热情,要有好的概念,也需要新的设备、新的技术思维。当初他自己就在蓝光LED的开发过程中,连产制LED的机器设备都亲手去开发,用自己的力量和技术,以及找到适当的材料,才有办法完成蓝光LED的重大突破。他认为,即便是在大公司工作,只要能够设法获得研究上的自由,也是可以做出很好的研究成果。

中村给工程师们一个重要的建议,“想十倍的不同,实际上就可以有一小步的不同,对业界是正面的成果。”

对此,晶电董事长李秉杰也有感而发,晶电过去以来花了超过300亿元新台币(折合人民币约59.82亿元)的资金去做LED研发,尽管是商业化的研究成果为主,也符合许多客户的期待,但这些好的成果,有的时候也会碰到剽窃产品结构的竞争对手,这也是一种问题。

LED与LD进入次世代的技术趋势发展,押注GaN on GaN与LD

中村修二指出,近十年他都是专住在氮化镓(GaN)基板的长晶技术,专住在这个领域的能量,未来会开花结果。他认为GaN on (X)的各种组合中,预期未来GaN on GaN(氮化镓基板生长氮化镓)会是有重大突破的地方,在上面长的LD、LED,都会有比以往更好的效率和成果。只是,目前的GaN基板成本还是很高,远高出蓝宝石基板不少,期望未来的研究能够更降低成本。目前蓝宝石基板生长氮化镓这个领域的LED发展,在效率上已经逐渐来到了成长瓶颈,实际应用上还有一些需要克服的问题,比方说蓝宝石LED一个概略的理论比喻是产生 70%光,30% 热,但是激光LD却可以产生 70% 光,而没有太多的热产生。因此,他预期GaN on GaN在各方合作的情况下,很快地会有重大突破发生。

他和Steven Denbaars博士都不看好GaN on Si (硅基板生长氮化镓)在照明LED方面的发展,认为不应该浪费时间在上面。但对于透过GaN on Si产生的垂直电源装置之前景,也表达看好的态度,预期给智能型手机充电、其他电力相关的应用,这个领域的发展会很光明。



Steven Denbaars博士

至于LD方面,中村认为,LD激光照明的效率与质量会比较好,目前成本还很高,但中村的团队已经在努力降低成本。在指向性高的需求如车用头灯,已经有市场上的实际成果可以见到。他也指出,像是大陆厂商三安等等,也有很多厂商的技术已经追上来,因此要继续前进的话,关注未来的技术是相当重要的,GaN on GaN、LD等等都是可以选择的研发路线。他笑称,也许这个领域的发展到最后,有可能得到下一个诺贝尔奖,而这个领域的产品要能够商业化普及,可能还要三年到五年左右的时间。

至于紫外线LED,已经在市场上有了很多应用发展,但是目前倍受业界关注UV-C部份,这方面的的效率是5mW-10mW,需要有更高的效率才能够在未来有成功商业化的量产。

最后,中村先生本人也提到,nPola 为全球第一主要使用GaN on GaN 技术量产的产品,透过此产品可将发光效率提升,大幅度降低缺陷,使得LED芯片的电流密度比传统芯片高5到10倍。并且,在相同的芯片尺寸可以实现高于5〜10倍的亮度输出。 同时对于光质量的追求,演色性可达到95以上。

现阶段,晶电与中村修二的研究团队已经有一些合作上的共识,以及技术上的交流,期待未来有开花结果的一天。

另外,中村修二本人目前在台湾地区4月9日也在新竹的交通大学有演讲,受到业界瞩目与重视。

 

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