“我做了一輩子LED,看著LED在中國成長,能夠看到LED產業現在的蓬勃發展態勢,是一件非常高興的事……”在接受記者采訪時,方志烈教授感慨道。
方志烈教授被譽為中國LED元老、啟蒙者之一。雖已年逾古稀,但依然活躍在LED產業、為中國LED產業提供前沿科研成果作出卓越貢獻。
作為一位科學研究人員,他從上個世紀70年代就開始拓荒中國LED產業,從前端的半導體LED材料、器件的研究,到LED交通信號燈、LED燈泡、LED日光燈的研制,橫跨四十載。
作為一名人民教師,他桃李滿天下,著述等身。由他培養的多名研究生現都已成為半導體領域的技術骨干;由他撰寫的多本著作都成為后繼者進入半導體照明領域的“入門寶典”。
科學研究人員與人民教師的雙重身份塑造了他“高調做事,低調做人。實事求是,為人師表。嚴于律己、熱情待人。有問必答、樂于助人”的做人做事準則,這些準則也讓他成為一位在業界受歡迎的人。
拓荒LED
方志烈教授與LED近四十載的緣分還得從1969年從事微波材料和器件的研發敘起。
1969年,在復旦大學任教的方志烈及其近30人的團隊接到了開發化合物半導體、微波材料與器件的研究任務。這項任務需要從砷化鎵的原材料開始,提純到6個9的純度,然后拉單晶,這對他們來說是一項龐大而又艱巨的任務。但全體人員經過三年齊心合力的努力后,終于攻克難關,研究出了部隊所需的產品。
然而在當時,這種產品在市場上并沒有銷路,眼看著幾十人的團隊需要尋找新的研究和發展方向。方志烈作為主要技術負責人,注意到了國際上LED產業剛剛啟動的發展情況,認為“LED應該會有比較好的前景,團隊可以在這方面為國家做點貢獻。”與團隊人員進行討論后,決定開始切入LED。
LED原材料也為砷化鎵,所以方志烈及其團隊最早開始研究外延生長。方志烈團隊在微波器件材料外延的基礎上進行創新,采用磷壓法氣相外延生長磷砷化鎵,取代當時比較落后的水汽法。這種方法被當時的北京崇文光電器件廠和蘇州半導體器件總廠等生產廠家采用,成為國內外延生長的主要方法。
方志烈及其團隊也進行外延和器件的產業化生產。“當時,全國年產LED100萬只,復旦大學生產10萬只,占十分之一。”由于器件亮度較高,他們的產品得到了市場認可,被以每只加價兩角的價格購買。“產品質量獲得認可,還有較好的經濟效益,當時整個團隊的人都非常高興。”
此后,方志烈及其團隊就一直在發光二極管的產業鏈上進行研究。他們不僅在器件、材料方面進行攻關,而且測試方法上也進行了創新,例如團隊里一名教師發明了快捷而又精確的激光定向儀。在測試技術上也進行改進,例如在測試半導體材料縱向濃度方面研發了二次諧波測試儀,填補了國內的空白;在測磷砷化鎵中的磷含量方面,發明了光電壓光譜法取代以前落后的X光測磷含量……
1977年4月,在柳州召開的“全國化合物半導體學術會議”上,方志烈及其團隊的研究成果得到了集中展示。“一本78篇文章的論文集,其中有8篇論文來自我們團隊。”他們研發的大直徑(50毫米)、低位錯砷化鎵單晶在會議現場就被中科院北京半導體研究所的科技人員購下。
“這些成果的取得都證明我們當時選擇LED是對的。團隊成員通過做一些工作既對國家做了貢獻,自己也得到了鍛煉和提高。”方志烈說,1973年至1977年這段時間的工作,為自己后來進一步研究LED奠定了堅實的基礎。
盡管在20世紀70年代也有不少單位,如中科院上海冶金研究所、北京有色金屬研究院、浙江大學、廈門大學等都在LED方面展開了研究,學術界呈現出一片熱鬧的景象。“但很少有單位一直不斷研究,能夠在這個領域做到現在,看到LED產業蓬勃發展,非常幸運。”
一生追求卓越
1998年,方志烈教授正式退休。那一年,國際上很多國家已經部署了LED在照明方面的研究。一位美國專家指出:“半導體已在電子學方面完成了一次很好的革命,第二次革命將在照明領域。”
“這讓我看到了新的希望,當時就把注意力放到了這方面。”1998年,方志烈教授欣然接受復旦大學電光源研究所的邀請,開始學習照明知識并研究半導體照明。“在復旦大學電光源所工作的時間里,學習了大量的照明知識并完成了兩個科研項目。”
當時,方志烈教授就深刻意識到,半導體照明要發展起來,最好是將搞傳統照明的人與搞LED的人結合起來,“搞傳統照明的學習一點LED知識,搞LED的人學習一點傳統照明知識。”但在當時,由于LED功能照明應用尚未展開,這兩部分人結合還有困難。
兩年后方志烈教授轉到生產第一線,為企業當技術顧問。
盡管如此,方志烈教授對開發半導體照明科研項目的熱情絲毫不減。“選擇科研項目時我會比較慎重,但選中之后會鍥而不舍。”以謹慎認真的態度,方志烈教授在退休后的近八年時間里,參與完成了半導體照明方面的三個科技部863項目、一個科技部中小型企業創新基金課題、市級與省級課題四個。
“平均每年完成一個課題,這與年輕時候做課題的效率差不多。”方志烈教授笑稱,做LED的研發課題是一件非常開心的事,可以說是一種享受,這些課題的成果也都取得了較好的經濟和社會效益。
如今,已年屆73歲高齡的方志烈教授依然活躍在欣欣向榮的半導體照明產業,很多他的好友都提出為他開個慶祝會,但都被他婉言謝絕了。但有一件事令方志烈教授非常欣慰。在“2010 LED照亮中國評選活動”中,經過幾個月的網上投票和兩輪的專家評審,方志烈教授實至名歸的榮獲了“卓越成就獎”。頒獎典禮上,方教授非常激動,他認為:“獲得這個獎我感到非常欣慰,這是對我這一輩子工作的肯定。‘卓越成就獎’也符合我一生追求卓越的性格。”
不斷創新 服務企業
離開復旦大學電光源所后,方志烈教授開始轉戰到企業,為生輝照明、鼎暉科技、穩潤光電等多家企業做技術顧問。“在企業做課題比較自由,企業根據市場需求確立課題,雙方經過充分交流,就可以開始攻關。這也是產、學、研結合的一種形式。”
在為生輝照明做顧問期間,方志烈教授負責了功率型LED、功率LED射燈、智能型功率LED燈具的開發。“生輝照明作為主要生產LED射燈與LED球泡燈的廠家,我們研究產品的前提是一定要比市場上其它同類產品有亮點,附加值要高。”方志烈教授說,當時共做了5種智能LED燈具,2009年其中一款智能調光、調色、自動變彩的LED球泡燈取得了40萬盞的銷量,年產值4000萬元,為企業帶來了良好的經濟效益。
在方志烈教授做顧問的企業中,也有曾經在半導體照明方面基礎為零的企業。方志烈教授介紹說,長電科技以前并沒有涉足LED,而切入LED時只選定了一個非常普通的產品——指示燈。然而利潤卻非常可觀,前十多年時每年贏利500萬元,前五年時每年贏利2000萬元。“雖然是小產品,但在選準了市場切入點后,加大研發力度,小小LED指示燈也變成了拳頭產品。”
除了在技術上引導企業創新外,方志烈教授還不忘幫助企業加強軟件建設,為企業培養技術骨干。在培養人才方面方志烈教授也有著獨到的理念。“與我帶研究生的方法差不多,會給他們講一些必要的知識,也會讓他們自己去看一些書籍,讓他們從課題最初的調研、立項、制定技術路線到最后研發,設計和進行實驗都能得到較好的鍛煉。”很多曾跟著方志烈教授做課題研發的人都已成長為企業技術的主要負責人。
“總之企業應該做一點創新性的工作,拓展產品領域,才有可能獲得更大的經濟與社會效益。”方志烈教授說,整個產業也要在技術和市場層面找準切入點,確定研發時間點,這樣才可能取得較好的成績及結果。
產業初暖乍寒
半導體照明產業近年來得到了快速發展,方志烈教授用“‘早春二月’——初暖乍寒”來形容如今的半導體照明產業,盡管取得了較快、較好的發展,但還與國外存在一定的差距。
2003年,方志烈教授作為國家半導體照明工程研發及產業聯盟顧問時,建議以應用促發展來促我國LED產業跨越發展。“只有市場起來了,才能促進技術的提高。”方志烈教授說,目前我國在LED顯示屏、LED道路交通信號燈,太陽能LED路燈,景觀照明等四個方面都處于世界前列,但“應用上還得繼續抓,要繼續發揮我們在這方面的優勢。”
“我國LED產業還不夠大,我們要在發展壯大的基礎上做‘強’,中國還是有機會的。”方志烈教授表示,2009年我國LED產業已形成了完整的產業鏈。2010年半導體照明總產值達到了1200億元。“未來,加大研發力度是大陸LED做強的必經之路。同時也要加大對MOCVD設備與外延的開發。不掌握產業核心技術的大,只能說是沒有水平的大,要進一步做強是不行的。”
“從全產業鏈上分析,我國外延芯片方面落后于人,這與我國起步晚,設備差是分不開的,但我國封裝與國外差距不大。”方志烈教授表示,目前我國封裝量占世界的70%左右,我們需要繼續保持在封裝方面的優勢。
近年來,半導體照明的發展前景已得到越來越多傳統照明人士的認同,很多傳統照明的人也開始接觸LED。“我建議搞傳統照明的人應與搞LED的人結合起來,這樣有利于把工作做扎實,促進LED照明產業的發展。”方志烈教授表示,中國半導體照明產業要迎來大發展,還須加大研發力度,爭取在核心技術上早點過關,同時還應加大推廣應用的組織與評比。“壽命是LED推廣應用面臨的最主要的挑戰,所以產品推廣應用初期工作應該作為研發工作的最后一個環節,要用科學實驗的態度和方法來做好LED照明產品的推廣應用前期工作,待壽命過關后再開始擴大推廣應用規模。LED道路交通信號燈的一次推廣成功經驗值得采用。”
寫書鋪路育人
“我是一名從事LED研發的科技工作者,又是一名教師,寫書是出于教師的本能。”早在1984年,方志烈教授就針對全國各地LED生產和研究單位具有兩年以上工作經驗的骨干人員舉辦了一個“半導體發光材料與器件”的暑期進修班。
那次授課內容受到了進修人員的歡迎,后來很長一段時間都有人來到復旦大學購買這套輔導資料。為此,方志烈教授向當時的復旦大學校長謝希德反映情況,在謝希德校長的支持下,方志烈教授將內容重新進行加工整理,于1992年出版了《半導體發光材料和器件》一書,謝希德校長親自為其作序。“這本書成為了很多人研究了解半導體發光材料與器件的入門讀物,很多高校如廈門大學、清華大學、武漢大學、上海華東師大和復旦大學都將其作為研究生或本科生的教材。”方志烈教授說。
之后,方志烈教授在他研究半導體照明的工作中,還與他人合編了《半導體材料》、《半導體照明》;參與編寫《光子學技術和應用》擔任第十二篇《光照明技術》主編;主審出版了《國內外半導體光電器件實用手冊》。
進入21世紀以后,半導體照明產業有了很大的發展,經過近10年的發展,LED發光效率又提高了10倍,特別是藍光和白光LED的發展,使之成為照明領域的新秀。半導體照明科研和產業的發展迫切需要一本半導體照明技術方面的專著。
“當時電子工業出版社電子技術分社社長找我約稿,我欣然接受了邀請。在此后的一年多時間里,我把多年積累起來的知識結合當時的應用,編著成《半導體照明技術》。”方志烈教授說,這本書受到了廣大讀者歡迎,短短一年零四個月的時間內就印刷了三次。
“我之前做的很多研究都成為我后來做事的基礎,我寫這本書的初衷也是希望把自己的經驗寫出來,希望進入這個行業的人讀了我的書,能夠快速將基礎補上并有所收獲。”方志烈教授說。