目錄

• 簡介

• 主持人致辭

• 主旨報告

• 趙麗霞：藍寶石襯底外延氮化鎵的HB-LED技術研究及發展趨勢

• 邀請報告

• 彭同華：碳化硅襯底技術進展及在LED領域應用

• 交流與討論

• 主要專家簡介：

• 展開

【簡介】

高亮度半導體發光二極管（HB-LED）是半導體照明的關鍵器件。基于藍寶石襯底的氮化鎵基LED具有成本較低，適合于大規模生產等優勢，應用最廣泛。在藍寶石襯底上外延生長的氮化鎵由于晶格失配等原因，會產生應力，并導致比較大的位錯密度。沿極性面生長，又會使電子空穴波函數發生分離，從而導致發光效率的降低。因此為降低位錯密度、提高發光效率，在藍寶石襯底外延氮化鎵的HB-LED的技術成為當前研究的重要方向。碳化硅具有高熱導、耐高壓、高飽和電子漂移速率等優異性能，與氮化鎵晶格的失配率遠優于藍寶石，但是成本較高，在高亮度LED高端應用上有一定優勢。本次沙龍就這兩種HB-LED的技術和發展前景進行了討論。

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【主持人致辭】

王玉富：現在學術沙龍活動開始。我們非常高興地邀請到趙麗霞研究員來做主旨報告。她報告的題目是"藍寶石襯底外延氮化鎵的HB-LED技術研究及發展趨勢"；我們還邀請到了北京天科合達半導體股份有限公司的彭同華研究員，他報告的題目是"碳化硅襯底技術進展及在LED領域應用"。歡迎各位專家和領導參加今天的學術沙龍活動。下面報告開始，先請趙麗霞研究員作報告。

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【主旨報告】

趙麗霞：藍寶石襯底外延氮化鎵的HB-LED技術研究及發展趨勢

1.藍寶石襯底外延氮化鎵的HB-LED中的科學及技術問題

氮化鎵是直接帶隙的半導體材料，在光電應用方面具有獨特優勢。基于氮化鎵的HB-LED對于通用照明來說，其核心問題是發光效率。其中外量子效率主要取決于三個層面的因素，內量子效率、光提取效率，還有封裝方面的熒光轉化等效率，而且每個環節都息息相關。

目前生長氮化鎵基的HB-LED，常用的襯底包括：藍寶石、碳化硅、硅、氮化鎵。其中，藍寶石襯底的應用還是比較廣泛。在藍寶石襯底上外延生長的氮化鎵由于晶格失配等原因，會產生應力，并導致比較大的位錯密度。沿極性面生長，又會使電子空穴波函數發生分離，從而導致發光效率的降低。

2.藍寶石襯底外延氮化鎵的HB-LED技術研究現狀

為了降低位錯密度，早期采用橫向外延技術，但是有一定局限性。隨著技術進步，目前主要采用各種圖形襯底，不僅可以緩解應力，提高晶體質量，而且可以提高氮化鎵和藍寶石之間的反射。在生長階段不需要掩膜，不間斷生長，大大簡化工藝。

材料外延生長主要通過MOCVD技術。LED一般包括緩沖層、n型層、p形層、電子阻擋層等結構。通過LED量子阱、電子阻擋層及組分調控等的結構設計，可以改善載流子分布，提高發光效率，降低Droop效應。

LED量子阱中發出的光子，在出光的過程中，由于吸收以及氮化鎵折射率比較大等問題，會使得大量光子在傳輸過程中產生損失，難以出射。通過透明電極，表面粗化，光子晶體等技術，可以減少吸收，改善光傳輸行為，提高光提取效率。

封裝方面有熒光粉，特別是散熱。半導體芯片熱阻不大，但受到其他封裝材料的影響。因此，如何有效降低熱阻，對大幅度提高LED壽命和效率也至關重要。

3.藍寶石襯底外延氮化鎵的HB-LED發展趨勢

通過科學問題探討、技術改進，過去的十幾年，發光效率得到了迅速發展，2014年三位日本科學家由于在藍光方面的杰出貢獻，獲得諾貝爾物理學獎。現在，該領域也已開始向超越藍光和超越照明方面發展過渡，比如在紫外、單芯片白光、植物照明等領域都引起人們的關注，開展了相關的研究工作。

第三代半導體材料在微電和固體電子學交叉領域也有獨特的優勢，特別是在信息、能源方面。光通信方面，和傳統照明不一樣，LED基于半導體，除了照明之外，還可以實現短距離無線通信，目前我們通過量子阱的設計，已經可以達到700MHz，光功率也可以滿足自由空間光通信的需求。能源方面，通過對不同摻雜的氮化物進行腐蝕，還可以制備橫向多孔材料，不僅可以顯著提高光水解性能，穩定性好。除此之外，基于該結構的MSM氮化鎵探測器，在紫外探測方面也具有明顯的優勢。

總的來說，以氮化物為代表的第三代半導體技術的發展"日新月異"，我們也將緊跟新時代、新需求，勇攀科技高峰。也希望大家多多支持，我們通力合作，謝謝大家！

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【邀請報告】

彭同華：碳化硅襯底技術進展及在LED領域應用

1.碳化硅襯底技術研究進展

碳化硅具有高熱導、耐高壓、高飽和電子漂移速率、抗輻射、化學穩定等優異性能，主要應用在電力電子、高亮度LED、微波器件三大領域。

碳化硅襯底的生長方法有三種：一是物理氣相傳輸法，該技術相對成熟，性價比高；二是高溫化學氣相沉積法，優點是原料可持續供應，可精確控制原料中的碳硅比；三是液相法，尚處于研究階段。

PVT法生長碳化硅存在以下技術難點，一是晶體生長溫度高達2300℃，直接精確控溫困難；二是很難獲得單一的碳化硅晶體結構；三是生長時原料易升華為非同成份其他物質；四是熔體法采用的縮徑-放肩技術不適用于氣相法碳化硅晶體生長，氣相法單晶直徑放大技術需自主研發。

目前國際上使用的碳化硅襯底尺寸主要為4寸和6寸，2017年8寸產品已經展示出來了，但真正投入使用還需要2年時間。

碳化硅晶體生長時如果臺階過寬，晶型沿 [0001] 方向的排列信息反應不出來，會在臺階上自發成核，發生晶型轉變。研究發現，當晶體表面不光滑、不平整時，易發生多型相變，4H會發生6H和15R相變。另一方面晶型轉變與生長室氣氛相關，通過控制生長室氣氛解決了多型相變技術。

研究發現，層錯缺陷平行于C面，且層錯缺陷密度與生長氣氛有關，氮摻雜濃度越高，晶體中的層錯密度越大。

目前工業級碳化硅襯底微管密度小于0.2個/cm2，層錯缺陷基本消除，基平面位錯工業級襯底小于800個/cm2。經預測，2019年碳化硅襯底市場約為3.5億美金，主要包括電力電子和微波領域，加上LED等其他領域應用，大概為8億美金。

在我國，碳化硅襯底已經從實驗室的研究走上了產業化的道路。以中科院物理所的技術為基礎成立的天科合達公司已成立11年，突破了具有自主知識產權的碳化硅晶體生產設備研制、微管缺陷控制、多型相變等產業化關鍵技術。公司主要產品為2、3、4英寸導電6H碳化硅晶片和2、3、4、6英寸導電4H碳化硅晶片。目前總部設在北京市海淀區，與中科院物理所建有前瞻研發中心，一個生產基地在大興，主要從事工藝穩定性驗證和產業化，產品為4寸和6寸碳化硅晶片；另外一個生產基地在新疆，主要從事晶體生長的產業化。

2、碳化硅襯底材料在LED應用

LED領域有四種襯底材料，分別為藍寶石、碳化硅、硅及氮化鎵，其中氮化鎵襯底同質外延僅限于研究，尚未實用化。目前市場最大的是藍寶石襯底，其次是碳化硅襯底，最后是硅襯底。氮化鎵襯底性能最好；目前藍寶石性價比最高；碳化硅性能比藍寶石好，但價格也比藍寶石貴；硅襯底性能較差，但價格最便宜。

碳化硅襯底具有很多優勢，其晶格失配小，有助于提高外延材料質量；熱導率高，適合于大功率、高亮度芯片；襯底導電，可制備垂直結構發光器件；高發光效率，一個碳化硅基LED約相當于3個藍寶石基LED發光強度。

由于碳化硅與氮化鎵外延層間存在晶格失配和熱膨脹失配，導致高翹曲度和高位錯密度。另外隨著碳化硅襯底尺寸加大，外延均勻性差，需優化包括溫場和氣流場。

2017財年美國CREE公司照明產品收入7億美元，LED產品收入5.5億美元，WOLFSPEED收入2.2億美元，合計約15億美元。量產產品發光效率超200LM/W。為了降低碳化硅成本和擴大碳化硅市場規模，CREE公司2014年到2017年主要發展6英寸產品。

因碳化硅襯底價格較貴，在LED領域主要應用在中高端領域，包括碳化硅LED道路示范線、道路照明、重要的室內照明，中低端領域仍以藍寶石襯底為主。

此外，美國CREE公司和三安光電于今年合資成立CREE VENTURE LED公司，其中CREE占51%，三安占49%。

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【交流與討論】

李致潔：LED發光效率跟溫度是怎樣的關系？

趙麗霞：比如說剛才為什么說散熱問題。如果說溫度比較高的話，由于非輻射復合、還有俄歇復合等，會隨著溫度增加增高，降低發光強度。一般情況下希望溫度低一些，這樣對發光有所改善。而且如果LED長時間在發熱狀態下工作的話，高溫對壽命和可靠性都會受到影響。我們一般說盡量減小熱效應，量子阱的結溫，這樣不僅提高可以效率，而且也可以提高可靠性。

王啟明：就算半導體要突破或者是響應的話，難度比較大，為什么能達到50G速率。

趙麗霞：一開始看50GPS好像挺嚇人的，當時是我們做的，我們提供的是單顆器件，40多兆，單通道傳輸大約為400多M，系統里有多路，多顆LED器件，最后整個系統傳輸可以達到50GHz。現在我們已經可以提高到700多兆，所里也在做相關的工作，單路一個速率可以達到625M。我們希望通過一些方式可以達到1G，在自由空間，定位和通信方面都有它獨特的優勢。

王啟明：單核可以提高到1G的話，在光應用上就很有意思。第二個問題LED來做通信的話，它的不可替代性和應用在哪？

趙麗霞：因為剛開始溝通的時候，這個報告是做一個HB-LED的報告，如果做光通信也可以講差不多快一個小時，就可以介紹LED在光通信的優勢，首先和傳統RF相比，沒有電磁輻射，不受頻譜的限制，特別是軍工安全方面，在受到電磁干擾的場所，比如說航空、醫院等地用這種通信，還有水下通信、定位等等方面，短距離光傳輸都具有它獨特的優勢。

王啟明：貴州做這個路燈通訊的時候，我跟他們講沒有必要，因為現在手機網絡那么發達了，但是有一個不可替代性，比如說要追蹤恐怖分子的話，定位這一塊就不可替代了。

趙麗霞：為什么剛才說做發光和探測一體化呢，比如說USB整個鼠標里面。如果器件發光和探測都坐在一起的話，小型化也是發展的趨勢，和互聯網結合等都有非常大的應用市場。

鐘興儒：我覺得我們所應該好好組織應用方面的事，LED也十幾年了，我挺替我們所擔憂的，前段時間大功率電子器件報告時很多東西別人都做了。最近我在寫一個報告，我覺得寫的很差，還停留在藍寶石上面，對新技術沒有很好寫，比如說硅上面做外延，這是國際上的共識，要想減成本，做電子器件必須要在硅上做外延，國外取得了很大進展，在中國生產方面有很大進展，南京專門生產硅上面氮化鎵的片子了，我們走的太慢了，跟不上發展。

我們要有緊迫感，半導體無論哪個器件研究已經處于成熟期，一旦抓住就要向應用方面擴展。你現在的這個課題我很欣賞，像水的電解問題，光通訊的問題，就像剛才王所長說的，找到一個不可替代的方向抓緊做，而且我希望所領導要去布置這件事情。有苗頭的就要做擴展，因為很成熟了，我聽領導說我們一年幾十個億，我覺得挺好了，后來我下面一打聽有的是咱們的10倍，我覺得我們應該好好發展，我希望所里領導好好抓抓應用，組織各方面的人才，我們所人才太單一了，物理方面我們是強項，人才方面我們不是強項，應該要把應用上面搞上去。

趙麗霞；就像今天做這個報告之前，溝通之后做藍寶石襯底的大功率LED方面的報告，它的發展是什么情況。在2007,08年的時候，藍寶石基HB-LED發光效率就達到80每瓦時，整個全球開始走向應用。那么走向應用時，國內的科研機構應該怎么處理、面對。隨著藍寶石基LED技術成熟，在照明方面有它自己的優勢。硅在2007，2008年國外加大研究力度，那個時候藍寶石已經開始進入市場，國外硅的技術也不斷發展，當時我們國家也有部署。剛才聽了老師說的這種恨鐵不成鋼的感覺，我也感到責任重大，針對一些關鍵問題，抓緊時間做。

李致潔：第二個問題，小工藝的問題，一個LED芯片大概一平方毫米，8英寸或者是12英寸上有很多很多的，現在通過光刻的辦法每個LED芯片是圓形還是整個做的切割？

趙麗霞：2英寸藍寶石制作小功率可以達到上萬顆，如果功率型器件的話，可以做成2000多顆，前面做芯片整個工藝，封裝過程中進行分選、切割。

李致潔：如果切割的話邊緣，每個LED的P層、中間有過渡層，下面有N層。

趙麗霞：你說的中間過渡是指量子阱？

李致潔：你做切割做很多，LED芯片固定了它的位置、垂直結構，還有一種整片都去外延一個一個出來，然后你切割，切割以后每一層的界面就暴露出來，對性能有什么影響？

趙麗霞：如果處理不好肯定對性能有影響。首先是外延，2英寸或4英寸進行外延生長，所有工藝流程走完之后，進行封裝。如果對于藍寶石的話，藍寶石非常厚，導熱、導電性要進行減薄，先劃裂，然后是需要給它進行相關的保護，保護完以后經過分選。

李致潔：我國工業化芯片生產處于什么狀態？

趙麗霞：咱們實事求是的說，基于藍寶石LED的話，首先第一梯隊是美國或是日本的。第二個是臺灣的藍寶石襯底上面生長還可以，大陸產業界還稍微落后，不過一直是一個加速的過程，畢竟我們中國投入藍寶石生長的LED是2003年半導體工程啟動以后才開始的，其他國家都是從90年代，我們國家是2003年之后才開始起步，發展有一個過程。

江德生：剛才說碳化硅材料可以從新疆很好的獲得，碳化硅用什么原料？

彭同華：用硅粉和碳粉合成，新疆硅粉比較便宜，新疆也有單晶硅的企業，碳粉我們目前還在進口，用硅粉和碳粉在新疆合成，一方面硅粉價格較低，另一方面合成碳化硅粉時電價較便宜，使得我們的原料整體成本比較低。

王啟明：做什么事都要有一個不可替代的目標，有所為有所不為。我們做LED有很多用途，我覺得作為一般照明來講LED亮度最終還是有限的，要從成本和習慣來講頂多跟現在的白熾燈差不多，要想法發揮它不可替代的作用。你剛才講碳化硅，作為普通襯底來講，應該還有硅。將來應該兩種襯底，藍寶石最終是要淘汰的，碳化硅要做高亮度的LED，在哪里？如果商用角度來講要便宜、兼容性，要選擇硅，硅的話國家在硅襯底的氮化鎵LED是江西的發明，這是很成功的，所以前年得了國家發明一等獎。要講究便宜，碳化硅我知道成本還是比較高的。那么我覺得將來做LED做室內通訊沒有意義，你說我到老遠打個電話來燈亮了，我的冰箱什么都自動開了，這個意義不大。你要碳化硅的話必須高亮度，高亮度包括大屏幕顯示沒有它不行。硅應該做什么？我覺得硅不一定要高亮度，但是必須跟硅的處理器兼容，我在硅片上面光源不一定很亮，做安保或者是反恐用，半導體所四周都有這個燈，現在通訊只是實時報道信息，我們這樣的話不僅實時還實地，要裝反恐的話，你跑那個地方路燈就告知了，如果能跟硅一起的話是得天獨厚的，我們的追求在普通商用燈泡的話要適可而止。

我"瞎"提一個在石墨烯上面做氮化鎵，石墨的襯底，如果用石墨價錢很便宜，如果能做到在國際上還是原創性的突破。

鐘興儒：我對碳化硅非常的關注，聽到你的報告我很高興。

桂文莊：三安光電是什么企業？

彭同華：是國內最大的LED企業。CREE是美國公司，做碳化硅襯底的LED，三安光電是國內的LED企業，主要用藍寶石襯底，這兩個公司成立合資公司，合資公司設在國內。因為三安成本控制比較好，產業規模大，資本雄厚，但很難進入美國公司，CREE成本沒有很好競爭力，但在美國市場有很好的渠道，就各取所需成立合資公司。

鐘興儒：你們取得成就是非常令人鼓舞的，我高度的贊賞，你剛才講到外延好像是作為一種方法，是器件的工藝。我覺得你們應該在這個基礎上向器件發展，CREE也是這樣做的，也是做器件，你剛才說做LED我跟王院士一樣覺得太不值了，就是碳化硅二極管能做出來非常了不起，而且應用非常廣。現在開關電路里面，除了開關器件旁路就是碳化硅二極管，用這個東西就是很了不起的事。希望你們馬上開展氣相外延工作，因為是做薄層的，第一步就做二極管，然后電力電子器件，我看你們這樣的勁頭、進展一定會成功。

彭同華：謝謝，我們現在主要做襯底這一塊，我們也希望能夠往下延伸，產業確實投資太大，包括外延、器件，每個環節投資都很大，襯底我們做了10年時間，襯底跟國外仍然有點差距，國外比我們早20年產業化運作。另外外延、SBD器件又是很大一筆投資，包括人才都很難的。

鐘興儒：我們所很早就開始從事研究，你可以從基礎慢慢做起。

江德生：在清河是不是有一家企業在做碳化硅二極管。

彭同華：泰科天潤在做碳化硅二極管。

江德生：我們有一個博士生在做碳化硅二極管。

鐘興儒：如果大功率的外延片，你做單片外延是不困難的。

王玉富：大家可以想象一下如果半導體有一個天科合達會是什么樣子？可能是鐘老師很多理想在半導體所天科合達實現了。

鄭紅軍：半導體所在碳化硅襯底上這方面前期工作做的少一些，半導體所在外延、器件這部分應該說有非常先進的水平。孫國勝也和天科合達有合作，包括張峰那邊，這也是我們半導體所在碳化硅外延工作。接著彭博和趙博講完了，其實LED這塊李致潔老師在前幾次關于制定2017年沙龍計劃時，曾經給我們很多建議，國家從2016年開始，從"十三五"規劃看，對半導體照明這塊做出了很大支持，要做一些突破。LED來看半導體照明光源可以替代我們傳統的，優勢在于體積小、壽命長，每個壽命可以做到10萬個小時，對環保、國家節能減排都有好處。在LED發光材料上，發光顏色和效率可能跟材料有關。現在了解現在廣泛使用紅光、綠色和藍色，氮化鎵方面主要是在藍色等。

但是在這里面我們今天講的主要是藍寶石、碳化硅，剛才在講的時候我思考幾個問題，這幾個材料在發光效率上藍寶石可以做到150lm/W，碳化硅可以做到200lm/W，在發光效率上確實體現差異。在物理基礎參數上體現了差異，比如說跟氮化鎵外延，從晶格匹配上，碳化硅上長氮化鎵確實好一些，藍寶石失配大一些，直接影響外延的質量。另外導電性、熱導率也是有差異的。

藍寶石上氮化鎵在中低端用的比較多，碳化硅上氮化鎵在高端，發光效率比較高的。我也在思考，尤其鐘老師講的，究竟今后的發展，碳化硅上的氮化鎵如何能夠像藍寶石上的氮化鎵在整個市場，產業化市場上，尤其高亮度的需求量上比較多，涉及到成本問題，產業鏈不完善的問題，技術的瓶頸等，這些問題還是希望開會的兩位博士這方面，為我們國家在發展方面多在技術上和方向上多做些工作。我們半導體所老科協這些人希望多聽聽你們這方面的信息，也希望這方面多給大家做貢獻。

王玉富：王老師剛才重點強調，不是說一般的東西我們不搞，一般東西是要搞的，但是特色的、主導的、重要的東西我們要優先搞，什么東西具有不可替代性，充分發揮我們LED特點的東西。比如LED本身發的就是紫外光LED就可以直接利用，如果作為印刷、顏料固化恰好有這樣需求，目前大部分都是管燈，它的效率是百分之十幾的樣子，可能是一個重要的發展方向，世界上很重視，都在做，已經進入產品開始推廣階段，但是還有很多很多問題，要真正抓住這樣的機會，現在全世界百分之七十到八十的印刷業務都進入我們廣東生產了。

王德斌：我們在廣州公司就是做UV燈，就是汞燈，高壓汞燈。用于一分鐘2萬個可樂杯、皮子、木地板等的印刷機。UV燈這個東西有什么特點，在中國我是第一個2008年把它從傳統變壓器轉成電子變壓器，2008年以前全是變壓器，一個變壓器串連一個電感。說LED照明節能，只節燈泡錢，跟工業應用相比差太多了。比如說油漆桶、可樂杯印刷，需要幾臺機器，每個20多千瓦，效率只有5到10%，廣譜的，可利用的就是單一波長395nm或者是420nm，油墨決定的。我們印刷就是噴油墨，然后過去就干了。假如用LED純粹做UV紫外線就用395nm，油墨需要什么它就給什么。500瓦就搞定。

王玉富：有21千瓦與500瓦的巨大差別。

王德斌：目前情況下我們客戶LED、UV也是在中國做新的產業化，2020年就不允許采用有污染的汞，因為傳統的燈管如果報廢了汞就在空氣中，對環境是有污染的。所以不允許采用燈管式的。這是北京郵電學院做的，主要印刷業為主。日常生活中所見到的任何東西，凡是印刷相關的，大都不是紅外線固化了，全都是UV固化的。LED UV有一個毛病襯底容易老化，發光的紫外線是高能量，很容易襯底就老化了，我們在做什么？我們搞水冷，通水冷卻，在工藝上還有很多簡化的東西。我們認為UV獨立的光譜，這個市場前景很大。1厘米發光長度是80到200瓦，印刷大的話，最長的是2.4米，全部是UV，因為不用等待，馬上生產、馬上打包，直接出貨。包括平常用的標簽紙都是UV，UV LED使用是很好的，希望你們能解決這個問題。

剛才鐘老師講的問題碳化硅太貴，我用功率管，普通的IGBT用75度就可以了，喜歡用高一點的話，體積減小，減小很多。剛才鐘老師說的很對，碳化硅做的東西能不能材料價格降下來，溫度升上去，我們用這種電子元器件就非常喜歡。

彭同華：碳化硅這塊確實價格比較高，同樣尺寸襯底碳化硅和硅相比可能高于10倍，正是因為這個問題，整個碳化硅產業界都在想盡辦法降低碳化硅成本，目前還仍然需要時間積累，包括規模效應，技術提升，單位產出。碳化硅目前這塊性能很明顯，無論是做LED、電力電子也好，做LED性能好、做電力電子性能也好，在高端領域也在用碳化硅，包括新能源汽車充電樁也在慢慢占領硅的市場，軌道交通這塊也在做工作。LED這塊做的慢有原因，CREE公司做的比較早，一方面做的比較早，技術壁壘比較高，核心技術比較強。但是CREE公司主要是96、97年申請專利比較多，今年大致是一個分水嶺，陸續很多專利到期，這個是可以慢慢的繞過專利壁壘的。

產業發展確實需要龍頭企業帶動，包括LED這塊，像三安和CREE公司合資，三安一方面資金沒有任何問題，也是LED國內的龍頭，跟CREE公司合資公司做這一塊，未來在CREE公司帶動下，國內的碳化硅基LED會發展壯大；另一方面，碳化硅襯底企業做大以后，也可以向下游延伸做LED，LED相關產業鏈短一些，電力電子器件產業鏈太長了，不可能一個企業做全產業鏈，因此未來有幾種方式碳化硅基LED市場擴大。

王啟明：山東大學10年前做直拉碳化硅的。

彭同華：應該不會，碳化硅升華，不會直拉，可能是指一個傳動機構，整個線圈在移動。碳化硅材料沒有熔體狀態。

王啟明：你用高溫氣相生長碳化硅襯底籽晶是什么？碳化硅襯底價格趨勢怎樣？

彭同華：籽晶是碳化硅，氣源就是丙烷和硅烷。碳化硅襯底基本上每年價格會降15%，今后5年價格還會降。

王德斌：一開始UV燈是我們做出來的，德國人賣給我們是8000歐，我們現在做出來就沒有那么貴了。

王玉富：電力電子非常重要的機會，歐洲很多國家，2025年到2040年期間，禁止產銷汽油車，第二個是產業變革，我們國家政府有一個響應，作為人類工業過程，到2040年是很短的一瞬，這個一定涉及整個電力電子，沒有比它再熱的產業了，整個社會發展沒有比它更熱的學科了，這方面確實應該引起半導體所、中國科技界非常非常大的重視才可以。

2008年開始整個全球經濟危機，到現在為止經濟危機結束了嗎？我認為沒有結束，以前大的經濟危機，一戰、二戰靠打仗結束，現在靠什么來結束經濟危機？靠大的產業變革，現在電力電子正是機會，要想結束經濟危機要靠分布式發電系統大產業轉化結束經濟危機。上世紀50、60年代，日本要把美國買了，后來很順利的把這個事情扭轉了，很多人認為是日元升值了，我認為就是靠英特爾、微軟把日本打敗了。你現在看日本半導體產業在哪里，日本計算機產業在哪里，你沒有半導體位置，計算機產業的位置，美國80年代翻身了，我認為這是根本性的原因。現在也是非常好的機遇，我們國家要想真正的處于世界領頭羊位置，真正有我們自己位置一定要抓住電力電子產業引發的變革，我們國家不要2040年，我們2020年不行，2025年不行，2030年行不行，一定要下決心中國真正做到世界領頭羊。希望我們國家、半導體所能夠在這樣變革中找到我們自己的位置。不是說我們自己搞的，從80年代就搞電力電子，我覺得國家處于這樣的位置。

鐘興儒：現在我們中國進口的集成電路，國家有一個統計計算，集成電路花的錢跟石油相當的，我們現在要節約石油、少用石油，它是污染的，在風力和光電發電，這樣我們直排放減少了。半導體里面的功率器件已經二分之一以上的，過去是一半一半，這個非常重要。我們應該向這個方向走，恰恰我們這個方面比較薄弱。

王玉富：電力電子這個學科恰好結合功率半導體，電子學系統，結合了電氣制造、甚至是機械制造邊緣學科。我從80年博士畢業以后一直從事這個學科，很遺憾自己孤軍奮戰這么多年，剛剛交了5.5萬專利年費，在國內主專利很遺憾我們出現一些狀況。交直流轉化這個太重要了，電網也好、電動車也好都是交直流轉化，凡是AC、DC等，都離不開我的BPCD，桂局是理解非常深刻的，這個對世界非常重要的，特別是微電網。再有5年時間主專利就失效了，好在是我個人報的，還有系列的后續專利，有的我們晚交專利費擱置了。

鐘興儒：其實集成電路的那些人應該負責任的。

王玉富：要搞集成的，這個本身對世界太重要的，交流直流轉化，并且要多次交直流轉化，小區里面供電里面交流直流供電短時間改變不了，發電很大一部分是交流發電，BPCD太重要、太重要了。

鐘興儒：前一段時間咱們電視片放的，我們現在中國直流輸電1000千伏，以前是500千伏，1000千伏是世界第一，別人達不到，其中里面就大量用IGBT。電力電子器件對電力工業像是人類的心臟，電力是血液，高壓輸電到每個機器都要去控制。電視片里面的我們的港口機械都是電力設備，需要電力電子去支持。美國人用國旗把從我國進口的佛羅里達港口機械的商標遮住，因為特朗普要在那里發表重視工業的演講，海灣風很大把國旗吹起來就看到了中國標牌，很沒有面子。這么一個事例，也說明美國人開始青睞咱們設備了，就是在電力電子方面的。

王玉富：我認為碳化硅優勢就是在輸配電方面。

廖顯伯：壓縮了很多層次，核心部件。

江德生：你搞變頻、升壓、降壓。

王玉富：整個共模干擾造成輸配電損害影響太大了。

鄭紅軍：目前CREE公司內部做碳化硅晶片，要么在功率器件上做二極管，CREE公司內部自己走的自循環是不是在LED有投入，做功率二極管方面少一點？

彭同華：CREE公司碳化硅襯底和功率器件總收入只有2.2億美金，重點在LED方面。

鄭紅軍：主要是LED，在高端上，1-3W，剛才講的200好像在一年前是穩定化量產的200lm/W左右，目前應該在300lm/W左右差不多了吧。

彭同華：300多lm/W是研究結果，研究結果藍寶石也有超過200lm/W的。

鄭紅軍：高亮度LED主要需求是在大屏幕上必須要，要用大功率的。常規是藍寶石，藍寶石差不多在150lm/W。

彭同華：是的。

鄭紅軍：發光效率是不是跟質量、缺陷相關，缺陷方面可能藍寶石氮化鎵失配比較厲害，還有熱導率上方面的差異。

江德生：現在他們的日子不太好過，原來硅襯底比藍寶石便宜，有價格優勢，現在藍寶石襯底價錢跟硅襯底價錢一樣。

發言人：藍寶石外襯片多少錢？

趙麗霞：2英寸差不多10美元左右。

發言人：硅2寸沒有那么貴。

趙麗霞：硅襯底在微電子和光電交叉融合有一個潛在的優勢。

張  韻：藍寶石LED已經做到180了。

趙麗霞：我們直接買就是196，就是商用的，調制帶寬也測了，白光很低，就只有幾兆。

張  韻：硅吸光，后續的比藍寶石復雜一點，這一塊也增加很多成本。

江德生：你原來的題目叫HB-LED指的是什么？

趙麗霞：高亮度。

李致潔：一瓦以上就可以叫HB。

趙麗霞：對，功率型是一種，現在還有微LED，中功率等等，由于它整個在室內照明也有它的獨特優勢，碳化硅在0.2、0.5用的比較多，可靠性有它的特點。

桂文莊：高亮度邊界在什么地方？

趙麗霞：如果尺寸小的時候肯定一顆發出來的光弱一點，一開始為了提高發光，增加面積，用1乘1。一般功率型都是1瓦以上，像3瓦都是功率型的。

桂文莊：高亮度應該有一個明確邊界。

趙麗霞：2007、08年達到80 lm/W，這也是CREE等那個時候推進應用的時候。那個年代傳統照明還在質疑，各方面不合適，后來發現一下就變了，有點應接不暇。半導體這塊，比如說通信、能源，每次交叉，給出來的變革是一個顛覆性的，也會改變剛開始對整個理念的認知。

王啟明：很高興，一個是聽了兩位年輕科研帶頭人做了很好的報告，看到了半導體的未來，沙龍一年才輪到一兩次，上次跟張書記提了建議，應該所里做一個安排，所里年輕人都到這里做做報告，把離退休的請過來聽一聽你的研究方向。離退休的同志雖已離開第一線多年，但是他們有一個有利的方面，畢竟見多識廣，盡管不是非常前沿了，很難提出針對性的具體意見。但是當局者迷旁觀者清，可以在方向上給大家提供參考意見，所以我建議像這種會老干部處把所長和副所長也請來聽一聽。

王玉富：現在院老科協給機會，一年能搞兩次。

王啟明：不光是半導體所，還可以邀請跟半導體方面比較相臨近的，比如說像通訊的、計算機的請一兩位來聽一聽，這樣交流對所里有很大的幫助。今天聽了報告覺得他們都很棒，很好。

第二個是，非常難得的跟老同志、老領導一起活動，我們有些不經常見面的，像桂局我們很長時間沒見面了，差不多10年，很難得這個機會。

張  韻：在各位老師面前絕對是小學生，講話不敢當，跟大家匯報一個我所知道的比較新的情況，國慶前我們一直期待了很多年的一個重點新材料研發重大項目，相當于專項，像01、02專項的重大工程項目立項了。這最早黃昆先生提的，大概2011年、2012年起一直在向國家做匯報，據我所知國慶節之前通過了像國務院領導的匯報。是國家第一個在新材料領域的一個重大專項。里面有7、8類，很重要的一類是第三代半導體材料。重大專項一般是15年的，會支持到2030年，力度會比重點研發大一到兩倍的量級。我本人也參與了撰寫的工作，比較了解這個情況。這件事的意義還在于能調動國家很多資本投資力量。今年感覺很明顯，之前投資商不太關心半導體，特別是不關心材料領域，現在都會向我們咨詢這方面的問題、項目。感覺國內有點風起云涌，開始往這個方向投資的感覺，我覺得這個是最重要的結果，一個收獲。

咱們所對專項的醞釀參與很多，包括副所長、助理做的一些工作。剛才鐘老師說的我非常有感觸，后續咱們所的定位、迎接挑戰在這幾年還是非常重要的，在新形勢下不是一枝獨秀了，不是我們關起門來搞科研，我們面臨很多新形勢，現在可以從國外市場買到一些新技術，包括我們自己LED項目最后沒有非常明顯結果也是跟這個有關系，這種新情況下我們如何應對，在國家立了項后如何體現我們的作用，這是非常關鍵的。

另一方面至少很欣慰的，我們在人才培養方面還是比較突出的，整個國內這方面人才，包括畢業了不在我們所工作，應該說開花結果，占了這個領域的半壁江山。下一步如何保持我們的作用，這個一定會向所領導轉達到，看看下一步如何把事情更好的做好。剛才王先生提的非常好，我是第二次來老科協沙龍，第一次是討論太陽能電池方面的。我也特別愿意來，我今天有一個培訓，中午還要開車趕去。我為什么特別愿意來，想聽老前輩說的真知灼見，肯定都是真話；第二你們有這么多年整個業界經驗，這是完整的故事。我們一些年輕科研人員只顧眼前東西，很少考慮長遠的東西，老先生可以給我們很好的長遠的例子，雖然背景和現在不一樣，但是和現在基本道理是一樣的，對我們整體長遠發展有幫助的。王先生的建議也會向所長傳達到，能不能把論壇、活動擴大化。不光是臺上這些人在講，下面還有研究生在聽。

桂文莊：今天聽了兩位年輕的專家給我們做的報告，講到了一個非常重要的事情，我們國家下一步產業化關鍵的技術。大家討論也是非常的熱烈，從技術本身一直討論到整個發展的戰略和我們國家在這些方面的前途，討論得非常好。

今天大家討論到技術轉化的問題。今天的環境已經和十幾二十年前大不相同了。今天我們研究所要干什么，我覺得最重要的是要看到技術前沿在哪里，在我們用什么辦法來超越世界，來為我們國家企業發展提供新的技術、提供我們自主的技術，能夠使得我們變成真正的技術強國，不是老是在引進別人的技術，要從這件事情入手。因此更加重視搞好基礎和前沿的工作，這是我們對研究所的要求。我們不能去重復市場上、產業界已經在做的事情，那我們做就沒有用了。但是這并不代表著我們不要重視應用了，我們就管前沿，就管技術，做點文章出來，絕對不是這樣的，而是要想到我們技術怎么能夠引領國家的發展。所以我覺得我們研究所恐怕要更加開動腦筋在新的環境下怎么樣把工作做好，既要搞好技術前沿，這是我們進一步發展創新的源泉。同時我們還要注意我們研究出的技術要用，怎么用？這個應用也和我們十幾二十年前不一樣了，那時候我們不得不去找一點資金、一個小課題，搞一點錢，搞一個小作坊把東西推出去，這樣不行的。我們半導體方面的應用，一般投資都是比較大的，一定要和企業界非常緊密的結合。如何把我們和企業界密切的結合，把社會的投資能夠吸引到這方面來真的要動腦筋。所以對我們來說，下一步所的發展要從這兩個方面搞。一方面基礎前沿，抓緊抓好，一頭要把前沿真正好的技術和企業密切的結合起來推向應用。

另外一方面今天講到的技術應用的問題。我覺得，碳化硅到底該不該做LED，到底是藍寶石襯底LED有前途還是硅上的LED有前途，這個不好下結論。一方面是技術因素，另外一方面是價格因素。成本和價格是非常非常重要、非常非常關鍵的事情。但是也不見得說現在貴將來就一定沒有前途。碳化硅LED現在說是貴，比硅要貴10倍以上，如果過些年成本下降一些，加上壽命更長等綜合算起來，有沒有前途？因為市場有這個規律，要是現在賺不了錢，資金鏈一斷就完了，所以這個到底要怎么樣做，是要從市場考慮的。這個事情就需要我們科研人員和企業家密切的結合，密切的聯系，從不同的方面，從技術、市場、價格、成本、發展可能性等等各方面去權衡才能夠得到比較正確的結論。這些事情都值得我們進一步深入研究探討的事情。希望我們半導體最后研究的技術真正能讓我們國家用上，給我們國家產業發展提供核心技術，我們將來走到什么地方可以說這個是我們半導體所出來的，我們國家搞出來的。光有技術不行，一定要和企業結合，這是我的一點感想跟大家分享。