追光三十余载 点亮“中国芯”——记南昌大学江风益团队

国家自然科学奖，代表了我国基础科学研究的水平。“V缺陷三维PN结及应用”项目斩获国家自然科学奖一等奖，是江风益团队在知识创新与技术创新方面交出的一份答卷，而这份答卷积累时间之久，还要从40多年前说起。

1980年，江风益赴吉林大学物理系求学，1984年毕业后返回家乡在江西工学院任教；1987年作为江西工业大学师资代培，到中国科学院长春物理研究所攻读固体发光专业/学科硕士学位，毕业后履行代培协议，重回江西。

“做科研选对方向很重要，我一直坚持‘适度超前’原则，不能太过超前。多年前我的团队曾经尝试过一个十分超前的方向，经过一年多的实验探索发现不行，果断放弃。”江风益说，做好科研工作，选对方向是前提，整合资源是关键，体制机制是保障。而在科研方向的选择上，江风益认为要满足三重逻辑：物理逻辑上理论可行，技术逻辑上能够实现，生态逻辑上具备形成产业前景。

23年前，江风益团队在共识路线上取得进展后，决定不跟踪，向技术原始创新进军，选择了非共识路线——硅基氮化镓半导体发光。长久以来，从白炽灯、荧光灯到蓝光LED驱动的半导体照明，一次次照明技术的重大突破都由国外创造、国外定义。而硅基氮化镓半导体发光这个方向，在当时非常冷门，属尚未走通的技术路线。但江风益坚信自己的选择符合上述三重逻辑，决心闯出一条属于中国人的半导体照明芯片技术路线。

2003年底启动这项研究工作，很快在实验室看到曙光。经过2004年和2005年的努力，江风益团队在国际上率先突破高效硅基氮化镓蓝光LED材料与芯片技术，打通半导体照明芯片技术第三条路线，走出一条自主创新之路。

如果说选方向体现了江风益的前瞻眼光，那么对氮化镓LED材料中“V缺陷”的重新认识，则展现了他的辩证思维。将唯物辩证法融入科研过程，这在“V缺陷三维PN结及应用”项目研究中得以充分体现。

2008年，江风益团队在实验中观测到大“V缺陷”有益作用，但知其然不知其所以然。当时，海内外学界普遍认定“V缺陷”有“大害”或有“小害”，这是基于传统认知。2012年，江风益提出猜想：空穴从“V缺陷”侧壁注入，改变了输运路径，是提高光效的原因。2014年，团队理论计算证实了这一猜想并发表论文，得以知其然并知其所以然。2016年，团队运用大“V缺陷”三维结构，突破高效黄光LED技术。2019年，团队应邀发表论文，报道技术突破，并正式提出“V缺陷三维PN结理论方法”。其间，经历了实践、理论总结、再实践、再理论总结的过程，这也是团队善于运用辩证思维看待“V缺陷”，不盲从已有文献，敢于逆向思维，打破传统认知的结晶。

团队成员全知觉博士表示：“印象非常深刻，一次实验中，材料生长到中段，取出看电镜照片，有大量的大‘V缺陷’，真是触目惊心，那时我和团队绝大多数人，基于传统认知，都认为应该减少、减小‘V缺陷’。江教授却说：‘不，很有意思，要深入研究下去，我看它有用。’江教授的眼光非常独到，看待事物具有高度的辩证思维。”

据江风益介绍，2005年，一名德国科学家在论文中提出“V缺陷”无“大害”、有“小害”，但这名科学家没有跨过科研的“最后一公里”。经过多年研究，江风益的团队提出“V缺陷三维PN结理论方法”，使PN结界面由二维发展到三维。这一创新突破，不是去减少、减小“V缺陷”，而是巧妙地利用“V缺陷”的特性，使得“V缺陷”从有“大害”到有“小害”，最终发展为有“大用”。

走进南昌实验室，“多发光，少发热”几个大字映入人们眼帘。这六个字，是该实验室的座右铭。江风益说，这句话有三层含义：一是发光二极管的发光和发热成反比，要多发光就必须少发热；二是为人处世，要多做实事，少头脑发热；三是科研选题要少凑热闹，不跟风。

“江老师是团队的核心，统筹全局，无论是做科研还是做人，他都是表率，带领团队朝着一个目标前进，开展有组织的科研。”南昌实验室首席科学家、“V缺陷三维PN结及应用”项目第二完成人张建立说。

全知觉告诉记者，他博士毕业后进入江风益团队，求学期间侧重攻读理论，动手能力较为欠缺，江风益院士手把手地教他怎么调工艺、长材料。“19年来，我从一名青涩学生成长为助理研究员、副研究员再到研究员，在江老师的指引和关心下一步一步成长成熟，心中充满感激。”

一路走来，从“跟”到“追”再到“超”，江风益带着团队成员勇往直前。

理论突破与技术创新相互促进。传统黄光LED发光效率长期不足10%，被行业称之为“黄光鸿沟”。江风益团队依靠自主科技创新，将黄光LED在工作电流密度下的电光转换功率效率（简称光效）提升到超过30%，而小电流密度下峰值光效高达70%以上。南昌大学LED实验室的技术突破和理论方法创新，得到了包括诺贝尔物理学奖得主、“高效蓝光LED发明人之一”中村修二教授在内的国际同行的公认。

江风益团队继突破高效硅基氮化镓蓝光LED之后，又突破其高效绿光、黄光、红光LED材料及芯片技术，开拓了纯芯片照明技术路线（无荧光粉），产品批量应用于路桥照明、氛围照明、特种显示等场景。20年前孵化的晶能光电，经企业努力，生产的多种产品在细分领域得到广泛应用。

“科技创新进入了复杂体系，三维PN结的自由度多于二维PN结，下一步团队将聚焦精准调控量子阱中原子、电子和光子的行为，使产品‘按需照明’更加节能、视觉舒适度更高。”江风益说。