«Больше света, меньше тепла»: один день из жизни академика Цзян Фэньи из Китайской академии наук

В 8 утра мы пришли в офис Национального центра инженерных технологий и исследований в области светодиодов на кремниевой основе, чтобы взять интервью у Цзян Фэнъи, но его там не оказалось. Его студенты сказали нам: «Вы ошиблись местом; профессор Цзян редко бывает в своем кабинете».

Этот исследовательский центр расположен в зоне высоких технологий Наньчана. В трехэтажном здании размещены шесть лабораторий, включая лаборатории производства оборудования, выращивания материалов и изготовления чипов. «Где бы ни возникла неразрешимая проблема, там появится преподаватель. Связаться с ним можно только по мобильному телефону».

Соединение установлено, и раздался голос на путунхуа с акцентом провинции Цзянси: «Я здесь, в помещении оборудования для металлоорганического химического осаждения из газовой фазы (MOCVD) на первом этаже; сегодня очень занят!»

▲ Цзян Фэнъи работает в своей лаборатории в зоне высокотехнологичного промышленного развития Наньчана (фото сделано 5 августа 2022 года). Фото Чжоу Ми, информационное агентство Синьхуа

Войдите в лабораторию, где аккуратно расположены семь систем MOCVD. Это ключевое оборудование для производства чипов твердотельного освещения (SSL). Перед самой большой системой человек среднего роста в белом защитном костюме проводит инструктаж для всех присутствующих.

Индикатор устройства мигал, а данные на экране консоли постоянно менялись. «Проведение экспериментов требует постоянных проб и ошибок». Докладчик повысил голос. Это был Цзян Фэнъи.

Цзян Фэнъи, 59 лет, является академиком Китайской академии наук и вице-президентом Наньчанского университета, но он предпочитает, чтобы его называли «учитель Цзян» — ему нравится это обращение.

Мы окликнули: «Учитель Цзян». Он жестом пригласил нас сесть рядом: «Подождите немного. Сейчас мы столкнулись с трудной проблемой в нашем эксперименте с жёлтым LED».

Светодиод (LED), сокращенно LED на английском языке, является широко используемым светоизлучающим устройством. Светодиод желтого света — это ключевая базовая технология, на которой Цзян Фэнъи сосредоточился в последние годы. Он не требует люминофора из редкоземельных элементов и не представляет опасности синего света, и считается потенциальной заменой текущего источника искусственного освещения «синий светодиод + редкоземельный люминофор».

Неожиданно ожидание затянулось на несколько часов. Осмотрев лабораторию, мы последовали за преподавателем Цзяном в кабинет на третьем этаже.

Сняв пылезащитный костюм, профессор Цзян обнаружил, что его белая рубашка промокла от пота. «Условия для научных исследований сейчас намного лучше!» — сказал он, указывая в окно. «Мы переехали из кампуса Университета Наньчана в зону высоких технологий. Площадь этого лабораторного корпуса составляет почти 9000 квадратных метров. На начальном этапе лаборатория занимала всего 60 квадратных метров. Мы взяли в долг 600 000 юаней на покупку оборудования и начали исследования синего LED.»

Задерните шторы, включите свет в комнате, и пусть разговор начнется с этой комнаты, наполненной «светом».

“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。

"Например, керосиновые лампы называли 'лампами с иностранным маслом', потому что ламповое масло в то время импортировалось. Технология светодиодного освещения LED также получила прорыв за рубежом, но мы не можем постоянно полагаться на иностранные светодиодные лампы!"

В начале этого века ключевые патенты на синий светодиод (LED), который широко применяется сегодня, всё ещё были монополизированы зарубежными компаниями. Это глубоко задело Цзян Фэнъи.

Он был полон решимости проложить новый путь, выбрав выращивание материалов на кремниевых подложках для производства чипов. Этот процесс включает множество этапов: только структура материала состоит из более чем 70 слоев, процедура выращивания включает более 100 шагов и затрагивает более 2000 параметров.

"Каждый параметр — это переменная, а каждая настройка — метод проб и ошибок. Для поиска оптимального решения требуются тысячи и тысячи итераций", — сказал он.

Цзян Фэнъи шел по этому пути «погони за светом» в течение 19 лет. Он успешно разработал материалы и чиповую технологию синих светодиодов на кремниевой подложке, благодаря чему Китай стал третьей страной в мире, обладающей независимыми правами интеллектуальной собственности на технологию синих светодиодов.

Включите цилиндрическую настольную лампу на столе, и мягкий желтый свет распространится по поверхности стола. Учитель Цзян радостно хлопает по ней: «Это золотисто-желтый LED, более совершенная и сложная технология освещения LED!»

В 2011 году, сосредоточившись на синих светодиодах (LED), Цзян Фэнъи уже обратил свой взор на желтые светодиоды. Однако исследователи в стране и за рубежом сталкивались с «желтым провалом» — световая отдача желтого света была значительно ниже, чем у синего, а эффективность едва превышала 10%.

Цзян Фэнъи выдвинул ящик и достал толстую стопку дневников, в которых записывал ежедневный прогресс своих исследований. Он придерживается этой привычки уже почти 30 лет.

▲В 1990-х годах были достигнуты значительные результаты в исследовании структур напряженных сверхрешеток, выполненном в сотрудничестве тремя профессорами Наньчанского университета: Пань Чуанканом (в центре), Цзян Фэнъи (справа) и Чжэн Дайчоу. Их новаторская технология послойного сканирования с канализированием ионного пучка повысила точность измерений на порядок, достигнув международного передового уровня на тот момент (архивное фото). Фото Сун Чжэньпина, агентство Синьхуа.

Открыв верхний дневник, Цзян Фэнъи провел несколько тяжелых линий под цифрой «9,4%» на одной из страниц: «Это препятствие.»

В то время в лаборатории было четыре установки MOCVD. Цзян Фэнъи выделил три для синего света и одну для жёлтого. «Инвестиции были значительными, а будущее неопределённым, поэтому я не решался действовать слишком быстро».

Однако световая отдача желтого света, производимого этой машиной, остановилась на уровне 9,4%.

"Тогда я колебался, задаваясь вопросом, приведет ли этот путь к успеху?" Цзян Фэнъи перелистнул свой дневник назад.

Лабораторный журнал обычно содержит одну страницу исследовательских данных в день. Но 3 февраля 2016 года Цзян Фэнъи заполнил пять плотно исписанных страниц. Он зафиксировал сцены и наставления из инспекционной поездки Генерального секретаря Си Цзиньпина.

«Мы решили выделить три установки для жёлтого света — за работу!» Цзян Фэнъи встал и начал перебирать документы в шкафу. «Посмотрите, государственная поддержка растёт, появились стимулирующие политики на уровне провинции и города. В такое благоприятное время какое у нас есть оправдание не стараться?»

Цзян Фэнъи и его команда были «прикованы» к лаборатории. Когда они голодали, то ели ланч-боксы прямо в лаборатории; когда уставали, находили место, чтобы вздремнуть. «Однажды мы не выходили из здания целую неделю», — сказал он, указывая на кровать в комнате.

▲ Цзян Фэнъи работает со своими коллегами в лаборатории, расположенной в зоне высоких технологий Наньчана (фото сделано 5 августа 2022 года). Фото Чжоу Ми, информационное агентство Синьхуа

Через 40 дней световая отдача преодолела «желтый световой разрыв», достигнув 12,2 %. Однако впоследствии это значение застыло на месте.

"Я так и знал, этот разрыв не так просто преодолеть!" — учитель Цзян сделал паузу. «После размышлений я предложил модифицировать оборудование! Мы решили «оперировать» импортное оборудование MOCVD. Когда все услышали об этом, они сказали, что я слишком смелый.»

В течение более чем месяца он руководил двумя экспертами по оборудованию и группой инженеров, работавших сверхурочно, внеся шесть крупных изменений и более десяти мелких корректировок, что значительно повысило производительность системы MOCVD.

5 мая 2016 года, после почти 100 дней интенсивных исследований, Цзян Фэнъи рано утром прибыл в лабораторию. Все смотрели на экран, когда появились результаты тестирования чипов и устройств, изготовленных новым оборудованием — 17,2%!

Один студент выкрикнул. Цзян Фэнъи, обычно сдержанный, также радостно захлопал в ладоши.

"На отметке 12% я всё ещё сомневался, но достижение 17% показало, что этот путь жизнеспособен."

Как была написана запись в дневнике в тот день?

"2016-05-05, Результат: Световая отдача достигла 17%... При дальнейшей оптимизации есть надежда превысить 25%..."

Угадав наши мысли, учитель Цзян сказал: «Я чувствую, что мы ещё очень далеки от выполнения наказов Генерального секретаря; нельзя гордиться.»

26 октября 2016 г.: 21,4%, 16 июля 2018 г.: 24,3%, 25 ноября 2020 г.: 27,9%... Световая отдача желтого света неоднократно прорывала границы, постоянно устанавливая новые мировые рекорды.

Путь «погони за светом» Цзян Фэнъи продолжается. За последние два года они постоянно повышали световую отдачу желтого света и ускоряли коммерциализацию результатов. Встав, чтобы посмотреть в окно, старый Цзян указал на золотистые ландшафтные огни в близлежащем парке Айси Ху и сказал: «Это наши светодиоды золотисто-желтого цвета, которые уже вышли на серийное производство.»

Когда стемнело, мы встали, чтобы попрощаться. «Простите, что не могу пригласить вас на ужин сегодня», — извинился Цзян Фэнъи, пожимая нам руки. Он также поделился хорошей новостью: «Мы достигли нового крупного прорыва в области жёлтого света, достигнув максимальной световой отдачи более 50% в определённых рабочих точках!»

Цзян Фэнъи проводил нас вниз, где мы увидели шесть крупных красных иероглифов на стене вестибюля исследовательского центра: «Излучай больше света, выделяй меньше тепла».

Он намеренно остановился и сказал: «В этом высказывании три уровня смысла: во-первых, в области LED, чтобы излучать больше света, нужно выделять меньше тепла; во-вторых, в поведении и общении следует сосредоточенно работать и избегать импульсивности; в-третьих, в научных исследованиях нужно уметь переносить одиночество и не гнаться за трендами.»

Помахав на прощание, Цзян Фэнъи развернулся и снова вошёл в лабораторию.

Во время выставки CLITI 14–15 сентября China Association of Lighting Industry（中国照明电器协会） проведет «Китайскую конференцию по отрасли освещения 2022 (12-я)» в Шэньчжэне. Академик Цзян Фэнъи из Китайской академии наук примет участие в мероприятии и выступит с докладом в качестве специального гостя на тему «Твердотельное освещение (SSL): технологии и перспективы применения».

▲Хун Бин (слева), генеральный директор China Light Network; Цзян Фэнъи (справа), академик Китайской академии наук и вице-президент Наньчанского университета

Цзян Фэнъи

Родился в 1963 году, академик Китайской академии наук, профессор первого класса, научный руководитель докторантов. В настоящее время является членом партийного комитета и вице-президентом Наньчанского университета, директором Национального центра инженерных технологий и исследований светодиодов на кремниевой основе, а также руководителем группы технологических инноваций в области Твердотельного освещения (SSL) при Министерстве науки и технологий и Министерстве образования.

Получил степень бакалавра на кафедре физики Цзилиньского университета в 1984 году. После окончания учебы работал в учебно-исследовательской секции по физике отдела базовых курсов Цзянсиского технологического университета; получил степень магистра в Чанчуньском институте физики Китайской академии наук в 1989 году; работал в Институте материаловедения Наньчанского университета с 1992 года, последовательно занимая должности доцента и профессора; в 2001 году назначен директором Инженерного исследовательского центра Министерства образования по полупроводниковому светоизлучению.

Награжден званием «Передовой работник страны» (2000), «Выдающийся работник науки и техники страны» (2010), «Выдающийся член Коммунистической партии Китая» (2016) и первой премией Национальной премии за технологические изобретения (2016). Международный альянс твердотельного освещения присудил товарищу Цзян Фэнъи «Глобальную премию за выдающийся вклад в развитие твердотельного освещения». Изобретатель технологии светодиодов на кремниевой подложке и основатель компании JNCE Optoelectronics. Возглавлял более 30 национальных проектов, включая Национальную программу «863», Фонд развития электроники и научно-технические проекты провинции Цзянси; получил более 90 патентов на изобретения, выданных в Китае и за рубежом; опубликовал более 90 статей, индексируемых в SCI.

▲Эта статья перепечатана из официального аккаунта WeChat: Информационное агентство Синьхуа (ID: newsxinhua). Авторы оригинального текста: Го Цян, Ю Сяньхун. Оригинальный редактор новых медиа: У Цзиньфу

Связанные ссылки:

Выставка CLITI скоро торжественно откроется! Приглашаем посетителей зарегистрироваться заранее!

XII Конференция отрасли освещения Китая 2022 года с нетерпением ждет вашего участия