7月8日，在國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，南昌大學(xué)江風(fēng)益院士團(tuán)隊完成的“V缺陷三維PN結(jié)及應(yīng)用”項目，榮獲2025年度國家自然科學(xué)獎一等獎。該項目跳出國外技術(shù)路線的延長線，走出自主研發(fā)的新路徑，提出了新理論方法，實現(xiàn)了技術(shù)水平躍升，從基礎(chǔ)研究起步做到了商品化。

　　在發(fā)光領(lǐng)域，傳統(tǒng)LED采用二維PN結(jié)結(jié)構(gòu)，通過發(fā)光二極管的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體平面接觸，構(gòu)成一個二維平面，發(fā)光材料在這個交界面上發(fā)光，而與之共生的“V缺陷”在傳統(tǒng)觀念中被認(rèn)為是一種不好的存在。

　　江風(fēng)益院士團(tuán)隊“V缺陷三維PN結(jié)及應(yīng)用”項目通過發(fā)現(xiàn)位錯誘導(dǎo)形成的大尺寸V缺陷三維結(jié)構(gòu)，具有增強空穴注入量子阱和提高量子阱質(zhì)量等有益作用，打破“位錯缺陷越少越好／越小越好”傳統(tǒng)認(rèn)知；提出了V缺陷三維PN結(jié)理論方法，使PN結(jié)界面由二維發(fā)展到三維，空穴注入量子阱的路徑從勢壘高的極性面轉(zhuǎn)變?yōu)閯輭镜偷陌霕O性面，使V缺陷從有“大害”到有“小害”，發(fā)展為有“大用”。由此，大幅提升黃光LED光效、氮化鎵紅光LED光效和藍(lán)綠光LED電注入效率。

　　作為該項目第四完成人，研究員全知覺記得，那是在2008年，當(dāng)他站在測試現(xiàn)場看到硅基氮化鎵材料上密密麻麻的微缺陷，不由自主地說了“觸目驚心”4個字，彼時的他也認(rèn)為與發(fā)光材料共生長出的缺陷是不好的東西。

　　而在一旁的江風(fēng)益院士卻敏銳地注意到電壓降低了。

　　“缺陷可能降低器件工作電壓、提升發(fā)光效率?！币粋€科學(xué)猜想由此而生，隨即團(tuán)隊開啟機理研究；2014年團(tuán)隊發(fā)表首篇理論論文，提出缺陷具備正向作用，2015年德國龍頭企業(yè)依據(jù)該論文布局相關(guān)專利。

　　這些年，團(tuán)隊反向利用原生微缺陷，在六角錐狀缺陷坑內(nèi)生長半導(dǎo)體材料，讓PN結(jié)從平面二維轉(zhuǎn)變?yōu)榱Ⅲw三維結(jié)構(gòu)，將黃光LED發(fā)光效率長期不足10%，提升到常規(guī)工作電流密度下可達(dá)33%、小電流密度下最高達(dá)70%，大幅提升黃光LED光效、氮化鎵紅光LED光效和藍(lán)綠光LED電注入效率。

　　同時，項目還開拓了純芯片LED照明技術(shù)路線（無熒光粉），產(chǎn)品批量應(yīng)用于路橋照明和氛圍照明等場景。項目顯示芯片批量應(yīng)用于特種專項裝備。項目實現(xiàn)了硅基氮化鎵LED與硅基電路晶圓級集成，研制成功微型顯示屏及首款黃光AR眼鏡。

　　項目在非共識路線上提出的理論方法，獲國際同行公認(rèn)，被推廣應(yīng)用到量大面廣的共識路線，提升其技術(shù)水平，推進(jìn)半導(dǎo)體發(fā)光學(xué)科和半導(dǎo)體照明顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

《中國教育報》2026年07月10日 第01版