中村修二:看好LD與GAN基板發展,建議放棄矽基板LED轉做電源

中村修二博士與他在聖塔芭芭拉大學的同僚Steven博士等人,近日拜訪了台灣,這位新科諾貝爾物理獎得主素來以快人快語風格聞名,在他這次於春季拜訪亞洲的行程中,在台灣站除了拜訪晶電等LED台廠外,也在4月9日於交通大學進行專題演講。

中村修二此行分享了他在研發藍光LED與後續在LED方面的心路歷程與成果,以及提供他對未來LED產業、LD產業發展的分析洞見。LEDinside這次受到晶電董事長李秉傑與交通大學的協助,也很順利地訪問到了中村修二先生,期許他一些觀點與想法,能夠為LED產業帶來更多的光明。

藍光LED溯源 - 偉大的發明

針對這次因為藍光LED的研究成果獲得諾貝爾物理獎的殊榮,中村修二表示,他的發明是高效率LED的重大突破,之前花了20年去實現這個工程發展,而這次的諾貝爾獎雖然頒給他們三位,但都沒有在得獎的理由中提到氮化銦鎵層(InGaN Layer),他為了這個有一點不開心,他認為少了這個就不能夠做成藍光LED,因此認為諾貝爾獎的委員會給的得獎理由寫錯了。

而他得獎之後,有一大堆不同研討會、演講場合的邀約,中村和聖塔芭芭拉大學的同僚討論時,對方就說,你得的是諾貝爾獎耶,應該要婉拒全部和你研究成果不相關的邀約,中村遵從了他的建議,開始了一個諾貝爾獎得主的新生活。

 

晶電董事長李秉傑與諾貝爾物理獎得主中村修二



研究要保持熱情,設法獲得研究上的自由

面對工程師、科學家面臨的研究持續力問題,與中村同樣屬於聖塔芭芭拉大學且是研究同僚的Steven Denbaars博士指出,做研究要保持熱情,當新技術產生衝擊時,要想一些自己創造的新東西能否在不同的應用上出現。他強調,獲得研究上的自由很重要,就能夠去做自己想做的研究。他的老師是著名的黃光LED發明人George Craford,有和他討論過這個議題,Steven Denbaars後來決定去大學做更自由的研究,這和在產業界做研究確實是有不同。

中村修二則表示,做研究確實需要熱情,要有好的概念,也需要新的設備、新的技術思維。當初他自己就在藍光LED的開發過程中,連產製LED的機器設備都親手去開發,用自己的力量和技術,以及找到適當的材料,才有辦法完成藍光LED的重大突破。他認為,即便是在大公司工作,只要能夠設法獲得研究上的自由,也是可以做出很好的研究成果。

中村給工程師們一個重要的建議,「想十倍的不同,實際上就可以有一小步的不同,對業界是正面的成果。」

對此,晶電董事長李秉傑也有感而發,晶電過去以來花了三百億元新台幣以上的資金去做LED研發,儘管是商業化的研究成果為主,也符合許多客戶的期待,但這些好的成果,有的時候也會碰到剽竊產品結構的競爭對手,這也是一種問題。

LED與LD進入次世代的技術趨勢發展,壓寶GaN on GaN與LD

中村修二指出,近十年他都是專注在氮化鎵(GaN)基板的長晶技術,專注在這個領域的能量,未來會開花結果,他認為GaN on Something的各種組合中,預期未來GaN on GaN(氮化鎵基板生長氮化鎵)會是有重大突破的地方,在上面長的LD、LED,都會有比以往更好的效率和成果。只是,目前的GaN基板成本還是很高,遠高出藍寶石基板不少,期望未來的研究能夠更降低成本。目前GaN on Sapphire(藍寶石基板生長氮化鎵)這個領域的LED發展,在效率上已經逐漸來到了成長瓶頸,實際應用上還有一些需要克服的問題,比方說藍寶石LED一個概略的理論比喻是產生 70% 光, 30% 熱,但是雷射LD卻可以產生Laser 70% 光,卻沒有太多的熱產生。因此,他預期GaN on GaN在各方合作的情況下,很快地會有重大突破發生。

他和Steven Denbaars博士都不看好GaN on Si (矽基板生長氮化鎵)在照明LED方面的發展,認為不應該浪費時間在上面,但對於透過GaN on Si產生的垂直電源裝置之前景,也表達看好的態度,預期給智慧型手機充電、其他電力相關的應用,這個領域的發展會很光明。

 

Steven Denbaars博士



至於LD方面,中村認為,LD雷射照明的效率與品質會比較好,目前成本還很高,但中村的團隊已經在努力降低成本。在指向性高的需求如車用頭燈,已經有市場上的實際成果可以見到。他也指出,像是中國廠商三安等等,也有很多廠商的技術已經追上來,因此要繼續前進的話,關注未來的技術是相當重要的,GaN on GaN、LD等等都是可以選擇的研發路線。他笑稱,也許這個領域的發展到最後,有可能得到下一個諾貝爾獎,而這個領域的產品要能夠商業化普及,可能還要三年到五年左右的時間。

至於紫外線LED,已經在市場上有了很多應用發展,但是目前倍受業界關注UV-C部份,這方面的的效率是5mW-10mW,需要有更高的效率才能夠在未來有成功商業化的量產。

最後,中村先生本人也提到,nPola 為全球第一主要使用GaN on GaN 技術量產的產品,透過此產品可將發光效率提升,大幅度降低缺陷,使得LED晶片的電流密度比傳統晶片高5到10倍。並且,在相同的晶片尺寸可以實現高於5〜10倍的亮度輸出。 同時對於光品質的追求,演色性可達到95以上。

現階段,晶電與中村修二的研究團隊已經有一些合作上的共識,以及技術上的交流,期待未來有開花結果的一天。

另外,中村修二本人目前在台灣4月9日也在新竹的交通大學有演講,受到業界矚目與重視。

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