追光三十余载 点亮“中国芯”——中国科学院院士、南昌大学教授江风益团队“追光记”

大江新闻讯 江西日报全媒体记者陈旻报道：7月8日，国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会在北京隆重召开。南昌大学江风益院士团队完成的“V缺陷三维PN结及应用”项目荣获国家自然科学奖一等奖。这时，距离江风益及团队“追光”已有30余载。这些年来，江风益带领团队，闯出了一条属于我国自主创新的半导体照明芯片技术道路。

获奖前夕，本报记者前去位于南昌高新区的南昌大学LED实验室-南昌实验室采访了江风益院士，倾听这位半导体发光学专家对“光”与“热”的生动诠释，对科研中把“V缺陷”从“大害”发展为“大用”的辩证解析，感受到一名科技工作者身上的那份既沉静又炽热的科学家精神。

做科学研究，选对方向是前提

国家自然科学奖，代表了我国基础科学研究的水平。“V缺陷三维PN结及应用”项目斩获国家自然科学奖一等奖，是江风益团队在知识创新与技术创新方面交出的一份答卷，而这份答卷积累时间之久，还要从四十多年前说起。

1980年，江风益赴吉林大学物理系求学，1984年毕业后返回家乡在江西工学院任教；1987年作为江西工业大学师资代培，到中国科学院长春物理研究所攻读固体发光专业/学科硕士学位，毕业后履行代培协议，重回江西。

“做科研选对方向很重要，我一直坚持‘适度超前’的原则，不能太过超前。多年前我的团队曾经尝试过一个十分超前的方向，经过一年多的实验探索发现不行，果断放弃”。对于做好科研工作，江风益说，选对方向是前提，整合资源是关键，体制机制是保障。而在科研方向的选择上，江风益认为要满足三重逻辑：物理逻辑上理论可行，技术逻辑上能够实现，生态逻辑上具备形成产业前景。

23年前，江风益团队在共识路线上取得进展后，决定不跟踪，向技术原始创新进军，选择了非共识路线——硅基氮化镓半导体发光。长久以来，从白炽灯、荧光灯到蓝光LED驱动的半导体照明，一次次照明技术的重大突破都是由国外创造、国外定义。而硅基氮化镓半导体发光这个方向，在当时非常冷门，属尚未走通的技术路线。但江风益坚信自己的选择符合上述三重逻辑，决心闯出一条属于中国人的半导体照明芯片技术路线。

2003年底启动这项研究工作，很快在实验室就看到曙光。经过2004年和2005年的努力，江风益团队在国际上率先突破高效硅基氮化镓蓝光LED材料与芯片技术，打通了半导体照明芯片技术第三条路线，走出了一条自主创新之路。

科研要有辩证思维，“V缺陷”从“大害”发展为有“大用”

如果说选方向体现了江风益的前瞻眼光，那么对氮化镓LED材料中出现的“V缺陷”的重新认识，则展现了他的辩证思维。将唯物辩证法融入科研过程，这在“V缺陷三维PN结及应用”项目研究中得以充分体现。

2008年，江风益团队在实验中观测到大“V缺陷”有益作用，但知其然、不知其所以然。当时，海内外学界普遍认定“V缺陷”有“大害”或有“小害”，这是基于传统认知。2012年，江风益提出猜想：“空穴从V缺陷侧壁注入，改变了输运路径，是提高光效的原因”。2014年，团队理论计算证实了这一猜想并发表论文，得以知其然、并知其所以然。2016年，团队运用大“V缺陷”三维结构，突破高效黄光LED技术。2019年，团队应邀发表论文，报道技术突破，并正式提出“V缺陷三维PN结理论方法”。其间，经历了实践、理论总结、再实践、再理论总结的过程，这也是团队善于运用辩证思维看待“V缺陷”，不盲从已有文献，敢于逆向思维，打破传统认知的结晶。

团队成员全知觉博士表示：“印象非常深刻，一次实验中，材料生长到中段，取出看电镜照片，有大量的大‘V缺陷’，真是触目惊心，那时我和团队绝大多数人，基于传统认知，都认为应该减少、减小‘V缺陷’。江教授却说：不，很有意思，要深入研究下去，我看它有用。江教授的眼光非常独到，看待事物具有高度的辩证思维。”

据江风益介绍，2005年，一位德国科学家在论文中提出“V缺陷”无“大害”、有“小害”，但这位科学家没有跨过科研的“最后一公里”。经过多年研究，他的团队提出“V缺陷三维PN结理论方法”，使PN结界面由二维发展到三维。这一创新突破，不是去减少、减小“V缺陷”，而是巧妙地利用了“V缺陷”的特性，使得“V缺陷”从有“大害”到有“小害”，最终发展为有“大用”。

“多发光，少发热”，是做科研与做人的道理

走进南昌实验室，“多发光，少发热”几个大字映入人们眼帘。这六个字，是该实验室的座右铭。江风益说，这句话有三层含义：一是发光二极管的发光和发热成反比，要多发光就必须少发热；二是为人处世，要多做实事，少头脑发热；三是科研选题要少凑热闹，不跟风。

“江老师是团队的核心，统筹全局，无论是做科研，还是做人，他都是表率，带领团队朝着一个目标前进，开展有组织的科研。”南昌实验室首席科学家、“V缺陷三维PN结及应用”项目第二完成人张建立说道。

全知觉告诉记者，他博士毕业后就进入江风益团队，求学期间侧重攻读理论，动手能力较为欠缺，江风益院士“手把手”地教他怎么调工艺、长材料。“19年来，我从一名青涩学生成为助理研究员、副研究员再到研究员，在江老师的指引和关心下一步一步成长成熟，心中充满感激。”

一路走来，从“跟”到“追”再到“超”，江风益带着团队成员勇往直前。

理论突破与技术创新相互促进。传统黄光LED发光效率长期不足10%，被行业称之为“黄光鸿沟”。江风益团队依靠自主科技创新，将黄光LED在工作电流密度下的电光转换功率效率（简称光效）提升到超过30%，而小电流密度下峰值光效高达70%以上。南昌大学LED实验室的技术突破和理论方法创新，得到了包括诺贝尔物理学奖得主、“高效蓝光LED发明人之一”中村修二教授在内的国际同行的公认。

江风益团队继突破高效硅基氮化镓蓝光LED之后，又突破其高效绿光、黄光、红光LED材料及芯片技术，开拓了纯芯片照明技术路线（无荧光粉），产品批量应用于路桥照明、氛围照明、特种显示等场景。20年前孵化的晶能光电，经企业努力，生产的多种产品在细分市场得到广泛应用。

“科技创新进入了复杂体系，三维PN结的自由度多于二维PN结，下一步团队将聚焦于精准调控量子阱中原子、电子和光子的行为，使产品‘按需照明’更加节能、视觉舒适度更高”，江风益说道。

择一事，专一心，终一生。从鄱阳湖畔到人民大会堂，江风益用30多年的光阴诠释了一位“追光者”的理想和追求。这位从红土地上走出来的半导体发光学专家，还将带领团队，不停地奔跑在“追光”路上，不断用一颗更加璀璨的“中国芯”来照亮未来。

审签：殷勇