« Plus de lumière, moins de chaleur » : Une journée dans la vie de l'académicien Jiang Fengyi de l'Académie chinoise des sciences
À 8 heures du matin, nous nous sommes rendus au bureau du Centre national de recherche et d'ingénierie technologique sur les LED à base de silicium pour interviewer Jiang Fengyi, mais il n'y était pas. Ses étudiants nous ont dit : « Vous vous êtes trompés d'endroit ; le professeur Jiang reste rarement dans son bureau. »
Ce centre de recherche est situé dans la zone de haute technologie de Nanchang. Son bâtiment de trois étages abrite six laboratoires, dont ceux dédiés à la fabrication d'équipements, à la croissance des matériaux et à la fabrication de puces. « Partout où il y a un problème insoluble, l'enseignant apparaîtra. Vous ne pouvez le joindre que sur son téléphone portable. »
L’appel a été établi et une voix en mandarin avec un accent du Jiangxi s’est fait entendre : « Je suis ici, dans la salle des équipements de dépôt chimique en phase vapeur aux organométalliques (MOCVD) au premier étage ; aujourd’hui, je suis très occupé ! »
▲ Jiang Fengyi travaille dans son laboratoire situé dans la zone de développement industriel de haute technologie de Nanchang (photo prise le 5 août 2022). Photo par Zhou Mi, Agence de presse Xinhua
Entrez dans le laboratoire, où sept systèmes MOCVD sont soigneusement alignés. Ce sont des équipements clés pour la fabrication de puces d’éclairage à semi-conducteurs (SSL). Devant le plus grand système, une personne de taille moyenne vêtue d’une combinaison blanche de salle propre donne des instructions à tout le monde.
Le voyant lumineux de l’appareil clignotait et les données sur l’écran de la console changeaient continuellement. « Réaliser des expériences nécessite des essais et erreurs constants. » Le présentateur haussa la voix. C’était Jiang Fengyi.
Jiang Fengyi, 59 ans, est membre de l'Académie chinoise des sciences et vice-président de l'Université de Nanchang, mais il préfère qu'on l'appelle « Maître Jiang » : il aime cette appellation.
Nous avons appelé : « Professeur Jiang ». Il nous a fait signe de nous asseoir à côté : « Attendez un instant. Nous rencontrons actuellement une difficulté avec notre expérience sur les LED jaunes ».
La diode électroluminescente (DEL/LED), abrégée en LED en anglais, est un dispositif d'émission de lumière couramment utilisé. La DEL à lumière jaune est la technologie centrale clé sur laquelle Jiang Fengyi s'est concentré ces dernières années. Elle ne nécessite pas de luminophore aux terres rares et ne présente aucun risque de lumière bleue, et est considérée comme un remplacement potentiel de la source d'éclairage artificiel actuelle « DEL bleue + luminophore aux terres rares ».
Contre toute attente, l’attente a duré plusieurs heures. Après avoir visité le laboratoire, nous avons suivi le professeur Jiang jusqu’au bureau du troisième étage.
Après avoir retiré sa combinaison anti-poussière, la chemise blanche du professeur Jiang était trempée de sueur. « Les conditions de recherche sont bien meilleures maintenant ! » a-t-il dit en pointant vers la fenêtre. « Nous avons déménagé du campus de l’Université de Nanchang vers la zone de haute technologie. Ce bâtiment de laboratoire couvre près de 9 000 mètres carrés. Au début, le laboratoire ne faisait que 60 mètres carrés. Nous avons emprunté 600 000 yuans pour acheter des équipements et avons commencé à rechercher la LED bleue. »
▲ Jiang Fengyi travaillant dans son laboratoire de la zone de développement industriel de haute technologie de Nanchang (photo prise le 5 août 2022). Photo par Zhou Mi, Agence de presse Xinhua
Tirez les rideaux, allumez les lumières de la pièce et laissez la conversation commencer avec cette pièce pleine de « lumière ».
“这个天花板吊灯就是我这里研制的，以人眼比较舒适的红、黄光为主。”江老师“开课”了：从煤油灯、白炽灯、荧光灯到蓝光LED，以前一次次照明技术都是由国外定义。
"Par exemple, les lampes à pétrole étaient appelées 'lampes à huile étrangère' car l'huile pour lampe était importée à l'époque. La technologie d'éclairage LED a également connu des percées à l'étranger, mais nous ne pouvons pas continuer à dépendre de lumières LED étrangères !"
Au début de ce siècle, les brevets essentiels du LED bleu, aujourd'hui largement utilisé, étaient encore monopolisés par des entreprises étrangères. Cela a profondément blessé Jiang Fengyi.
Il était déterminé à ouvrir une nouvelle voie en choisissant de faire croître des matériaux sur des substrats en silicium pour la fabrication de puces. Ce processus implique de nombreuses étapes, avec plus de 70 couches rien que dans la structure du matériau, plus de 100 procédures de croissance et plus de 2 000 paramètres.
"Chaque paramètre est une variable et chaque ajustement est un processus d'essais et d'erreurs. Trouver la solution optimale nécessite des milliers et des milliers d'itérations", a-t-il déclaré.
Jiang Fengyi a parcouru cette voie de la « poursuite de la lumière » pendant 19 ans. Il a développé avec succès des matériaux et une technologie de puces pour les LED bleues sur substrat de silicium, faisant de la Chine le troisième pays au monde à détenir des droits de propriété intellectuelle indépendants pour la technologie des LED bleues.
Allumez une lampe de bureau cylindrique sur la table, et une douce lumière jaune se répand sur le bureau. L'enseignant Jiang la tapote joyeusement : « C'est un LED jaune doré, une technologie d'éclairage LED meilleure mais plus difficile ! »
En 2011, tout en se concentrant sur les LED bleues, Jiang Fengyi avait déjà tourné son regard vers les LED jaunes. Cependant, les chercheurs nationaux et internationaux faisaient face à un « fossé de la lumière jaune » : l’efficacité lumineuse de la lumière jaune était nettement inférieure à celle de la lumière bleue, avec une efficacité peinant à dépasser 10 %.
Jiang Fengyi a ouvert le tiroir et a sorti une épaisse pile de journaux intimes, où il consignait chaque jour l'avancement de ses recherches. Il maintient cette habitude depuis près de 30 ans.
▲Dans les années 1990, des résultats majeurs ont été obtenus dans la recherche sur les structures de super-réseaux sous contrainte, réalisée grâce à la collaboration de trois professeurs de l'Université de Nanchang : Pan Chuankang (au centre), Jiang Fengyi (à droite) et Zheng Daichou. Leur technologie pionnière de balayage couche par couche par canalisation de faisceau d'ions a amélioré la précision des mesures d'un ordre de grandeur, atteignant un niveau leader international à l'époque (photo d'archive). Photo de Song Zhenping, Agence de presse Xinhua.
En ouvrant le journal du dessus, Jiang Fengyi a tracé plusieurs lignes épaisses sous le chiffre « 9,4 % » sur une page : « C’est un obstacle. »
À l’époque, le laboratoire disposait de quatre équipements MOCVD. Jiang Fengyi en a affecté trois à la lumière bleue et un à la lumière jaune. « L’investissement était important et l’avenir incertain, je n’osais pas avancer trop vite. »
Cependant, l'efficacité lumineuse de la lumière jaune produite par cette machine s'est arrêtée à 9,4 %.
"J'ai hésité à l'époque, me demandant si cette voie mènerait au succès ?" Jiang Fengyi a feuilleté son journal en arrière.
Le cahier de laboratoire contient généralement une page de données de recherche par jour. Mais le 3 février 2016, Jiang Fengyi a rempli cinq pages densément écrites. Il a consigné les scènes et les instructions de la visite d’inspection du Secrétaire général Xi Jinping.
« Nous avons décidé d’affecter trois unités à la lumière jaune — au travail ! » Jiang Fengyi s’est levé et a fouillé dans les dossiers de l’armoire. « Regardez, le soutien national augmente et des politiques d’incitation provinciales et municipales sont désormais en place. Dans un contexte aussi favorable, quelle excuse avons-nous de ne pas nous investir ? »
Jiang Fengyi et son équipe étaient « cloués » au laboratoire. Lorsqu'ils avaient faim, ils mangeaient des repas en boîte dans le laboratoire ; lorsqu'ils étaient fatigués, ils cherchaient un endroit pour faire une sieste. « Une fois, nous n'avons pas quitté le bâtiment pendant une semaine entière », a-t-il dit en pointant le lit dans la pièce.
▲ Jiang Fengyi travaille avec les membres de son équipe dans le laboratoire situé dans la zone de haute technologie de Nanchang (photo prise le 5 août 2022). Photo par Zhou Mi, Agence de presse Xinhua
Après 40 jours, l'efficacité lumineuse a franchi le « fossé de la lumière jaune », atteignant 12,2 %. Cependant, cette valeur a ensuite stagné.
"Je le savais, ce fossé n'est pas si facile à franchir !" dit l'enseignant Jiang en faisant une pause. "Après réflexion, j'ai proposé de modifier l'équipement ! Nous avons décidé d'« opérer » sur l'équipement MOCVD importé. Quand tout le monde l'a su, ils ont dit que j'étais trop audacieux."
Pendant plus d'un mois, il a dirigé deux experts en équipements et une équipe d'ingénieurs travaillant des heures supplémentaires, effectuant six révisions majeures et plus de dix ajustements mineurs, améliorant considérablement les performances du MOCVD.
Le 5 mai 2016, après près de 100 jours de recherche intensive, Jiang Fengyi est arrivé tôt au laboratoire. Tout le monde regardait l'écran tandis que les résultats des tests des puces et des dispositifs fabriqués par le nouvel équipement apparaissaient : 17,2 % !
Un étudiant a crié. Jiang Fengyi, d’ordinaire réservé, a également applaudi avec joie.
"À 12 %, j’étais encore incertain, mais atteindre 17 % a prouvé que cette voie est viable."
Comment l’entrée du journal a-t-elle été rédigée ce jour-là ?
"2016-05-05, Résultat : L'efficacité lumineuse a atteint 17 %... Avec une optimisation supplémentaire, il est espéré de dépasser 25 %..."
Devant ce que nous pensions, l'enseignant Jiang a déclaré : « Je pense que nous sommes encore loin de répondre aux attentes du Secrétaire général à notre égard ; nous ne devons pas être orgueilleux. »
26 octobre 2016 : 21,4 %, 16 juillet 2018 : 24,3 %, 25 novembre 2020 : 27,9 %... L'efficacité lumineuse de la lumière jaune a franchi les étapes à plusieurs reprises, établissant continuellement de nouveaux records du monde.
Le parcours de « chasse à la lumière » de Jiang Fengyi se poursuit. Au cours des deux dernières années, ils ont continuellement amélioré l'efficacité lumineuse de la lumière jaune et accéléré la conversion des résultats. Se levant pour regarder par la fenêtre, le vieux Jiang a pointé les lumières paysagères dorées du parc voisin du Lac Aixi et a déclaré : « Ce sont nos lampes LED de couleur jaune doré, qui ont déjà atteint la production de masse. »
À la tombée de la nuit, nous nous sommes levés pour prendre congé. « Je suis désolé de ne pas pouvoir vous retenir à dîner aujourd’hui », a déclaré Jiang Fengyi avec regret en nous serrant la main. Il a également annoncé une bonne nouvelle : « Nous avons réalisé une nouvelle percée majeure dans la lumière jaune, avec une efficacité lumineuse maximale dépassant 50 % à des points de fonctionnement spécifiques ! »
Jiang Fengyi nous a accompagnés à l’étage inférieur, où nous avons vu six grands caractères rouges sur le mur du hall du centre de recherche : « Émettre plus de lumière, générer moins de chaleur ».
Il s'est arrêté délibérément et a dit : « Cette phrase a trois niveaux de signification : premièrement, dans le domaine des LED, pour émettre plus de lumière, il faut générer moins de chaleur ; deuxièmement, dans les relations humaines, il faut travailler avec dévouement et éviter l'impulsivité ; troisièmement, dans la recherche scientifique, il faut savoir endurer la solitude et ne pas suivre les modes. »
Faisant un signe d’adieu, Jiang Fengyi se retourna et entra à nouveau dans le laboratoire.
Pendant l'exposition CLITI du 14 au 15 septembre, China Association of Lighting Industry（中国照明电器协会） organisera le « Congrès chinois de l'industrie de l'éclairage 2022 (12e édition) » à Shenzhen. L'académicien Jiang Fengyi de l'Académie chinoise des sciences assistera à l'événement et prendra la parole en tant qu'invité d'honneur sur le thème « Technologie d'Éclairage à semi-conducteurs (SSL) et perspectives d'application ».
▲Hong Bing (à gauche), Directeur général de China Light Network ; Jiang Fengyi (à droite), Membre de l'Académie chinoise des sciences et Vice-président de l'Université de Nanchang
Jiang Fengyi
Né en 1963, membre de l'Académie chinoise des sciences, professeur de première classe, directeur de thèse. Il est actuellement membre du comité du Parti et vice-président de l'Université de Nanchang, directeur du Centre national de recherche et d'ingénierie technologique sur les LED à base de silicium, et chef de l'équipe d'innovation technologique en Éclairage à semi-conducteurs (SSL) du Ministère des sciences et technologies et du Ministère de l'éducation.
A obtenu une licence au Département de physique de l'Université de Jilin en 1984. Après l'obtention de son diplôme, il a travaillé à la section d'enseignement et de recherche en physique du Département des cours fondamentaux de l'Université de technologie du Jiangxi ; il a obtenu un master à l'Institut de physique de Changchun de l'Académie chinoise des sciences en 1989 ; il a travaillé à l'Institut des sciences des matériaux de l'Université de Nanchang en 1992, occupant successivement les postes de professeur associé puis de professeur titulaire ; il a été nommé directeur du Centre de recherche en ingénierie du Ministère de l'éducation pour l'émission lumineuse par semi-conducteurs en 2001.
Lauréat du titre de Travailleur avancé national (2000), de Travailleur exceptionnel en sciences et technologies au niveau national (2010), de « Membre exceptionnel du Parti communiste chinois au niveau national » (2016) et du premier prix du Prix national d'invention technologique (2016). L'Alliance internationale de l'éclairage à semi-conducteurs a décerné au camarade Jiang Fengyi le « Prix mondial de contribution exceptionnelle à l'éclairage à semi-conducteurs ». Inventeur de la technologie LED sur substrat de silicium et fondateur de JNCE Optoelectronics. Il a dirigé plus de 30 projets nationaux, dont le Programme national 863, le Fonds de développement électronique et des projets/thèmes scientifiques et technologiques de la province du Jiangxi ; il a obtenu plus de 90 brevets d'invention autorisés en Chine et à l'étranger ; et a publié plus de 90 articles indexés SCI.
▲Cet article est repris du compte officiel WeChat : Agence de presse Xinhua (ID : newsxinhua). Journalistes du texte original : Guo Qiang, Yu Xianhong. Éditeur original des nouveaux médias : Wu Jinfu
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