创新成果的方方面面

　　设备到位后，课题组开始正式的运转，并在短短5年的时间里，申请了中国发明专利8项，获得1项专利授权。在功率型GaN基LED材料的外延生长、器件制备以及封装和应用方面完成了技术的革新，确保了外延材料和器件的高质量、高均匀性、高成品率。

　　高质量的InGaN/GaN 多量子阱(MQW)有源区生长，是GaN材料研究中的难点，也是各研究小组和生产厂商的核心技术。氮化物半导体是制备白光LED的基石，GaN基LED外延片和芯片技术是白光LED的核心技术，被称为半导体照明产业的发动机。罗毅教授所领导的项目组以高光功率输出、优异的光谱特性为目标提出了新型量子阱结构，并通过优化生长参数获得了具有自主知识产权的外延技术。他们所获得的LED的光谱半高全宽和波长稳定性等指标达到了国际最好水平。

　　而在GaN基LED的工艺制作技术研究方面，罗毅教授领导的课题组已拥有多项创新和具有明显的技术优势。这些技术主要包括：p型GaN表面处理和欧姆接触制作技术;低比接触电阻率、高温度稳定性的n型GaN欧姆接触电极的制备;GaN基材料光电器件的感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀技术;高亮度/大功率GaN基LED芯片的光提取技术以及具有自主知识产权的大功率倒装焊技术及设备等。特别是GaN/AlGaN异质结材料的干法刻蚀技术，是国际上在保持光滑刻蚀表面的条件下，首次获得了GaN和AlGaN材料之间的非选择性刻蚀，并有多篇相关文章被SCI收录。

　　在大功率LED的封装领域，他们也取得了多项创新性成果。目前，常规单颗LED产品的光通量与白炽灯和荧光灯等通用性光源相比，差距较大。因此，LED要在照明领域有所发展，关键是将其发光效率、光通量提高至现有照明光源的等级。由于LED芯片输入功率的不断提高，功率型LED封装技术必须要满足“高的光提取效率”和“热阻尽可能低”两个要求。只有这样，才能保证产品的光电性能和可靠性。

　　为此，罗毅教授的课题组采用有限元法对1 W功率芯片在稳态下的空间热场分布进行了理论计算，并提出了简单、快捷的微区温度测量方法，所封装出的功率型LED的热阻达到了当前国内最好水平。课题组还应用非成像光学理论设计透镜，他们设计的TIR汇聚透镜、匀光透镜等已经交付企业试用，这种设计让光不再向四外发散，而是尽可能地集中在一处，非常适用于路灯等照明设施。在光学器件的设计方面，他们也拥有了许多独特的技术积累。

　　从半导体照明的材料外延生长，到灯具的设计，罗毅教授带领的课题组涵盖了LED生产的上、中、下游。“这样应用型的研究形成了一种链条，”罗毅教授说：“既有物理研究又有对实际问题的解决，可以使研究有的放矢，不会造成‘悬空’研究。”

　　目前，基于这种GaN基材料外延生长技术、芯片制备技术和封装技术制作的倒装焊功率型LED，在350 mA注入电流下，已经达到工作电压小于3.6 V，发光效率达到25 lm/W，显色指数70 ~ 80，热阻 <15?C/W，寿命大于2万小时，比普通的白炽灯的使用寿命长6倍以上。

　　清华大学自主开发的LED模块

　　成果背后的点点滴滴

　　五年来，半导体照明课题组硕果累累，而其中的艰辛也只有生活其中的人才能体味。

　　在半导体照明课题组，不论是老师还是学生，来了任务加班加点、放弃假期成为大家的一种默契。2005年暑假的一次加班，连续10天“人停设备不停”。在最后的几天，很多人都连续熬夜两个晚上，其中也包括罗毅教授。“我们也知道这样熬是不行的，但当时为了出结果，没办法。”罗毅说。（编辑：ZQY）