高妍 乔占卫
2018年11月6日,2018年度何梁何利奖颁发,授予路明科技集团有限公司(以下简称“路明集团”)董事长肖志围何梁何利科学与技术进步奖一一冶金材料技术奖,以表彰他多年来在蓄光及半导体照明用发光材料研制、LED芯片及半导体照明等光电子产品开发和产业化过程中做出的突出贡献。
从1988年毕业于中科院长春光机所,到1992年辞职“下海”创立路明集团,再到后来开拓、带动、引领中国乃至世界发光产业,30年来,尽管身份几经变换,但肖志国的人生“挚爱”始终只有一个一一发光材料。荣膺何奖,无疑是对肖志围30年研发、创业之路的最大肯定。
“发明发光材料,完善发光材料,应用发光材料,不断改进发光材料”,是肖志围一路走来所遵循的最高准则,朴素但却扎实。
解锁行业难题,发明新型蓄光材料
在黑暗中能发出各色荧光的物质,称为夜光材料。夜光材料的生产和应用始于20世纪初,分自发光型和蓄光型两种,无一例外,它们的长时问发光都需要镭等放射性元素的支持,污染严重。
多年来,研制出一种高效而又无害的蓄光型发光材料,是世界范围科学家攻关的重点课题,但数干种无机发光材料的研发,都没有解决这一难题。肖志国的最大贡献,就是让这一难题彻底消解。
自1992年起,他大膽创新,先后研制出铝酸盐、硅酸盐和硫氧化物体系新型发光材料,摆脱了放射性元素掺杂的困扰。与硫化物相比,这一系列稀土离子激活的新型蓄光材料发光性能提高了10~30倍,余辉时问延长10倍以上,是真正具有多光色、化学稳定性强、环境友好、无放射性元素添加、超长余辉的新一代蓄光发光材料,在世界发光材料发展史上写下了浓墨重彩的一笔。
最具现实意义的是,肖志国不仅攻克了困扰世界多年的高效蓄光发光光一光转换的难题,还解决了发光材料晶体与树脂、玻璃等相容性及高温抗氧化等一系列技术难题,实现了蓄光发光材料及其制品的应用和产业化。如今,他发明的发光膜(板)、塑料母料、发光玻璃、陶瓷等7大系列200余种工业化产品,已广泛应用于国内外船舶、飞机、地铁和高层建筑等多领域,特别在消防安全方面发挥了重要作用。同时,多个产品通过了多个国家的船级社认证,得到国际知名企业美国霍尼韦尔、德国Kroschke等的认可。
多年来,他们建立并起草稀土长余辉荧光粉国家标准3项,蓄光消防安全标志行业及地方标准8项,建成了国家稀土发光重大产业化基地,主编出版了行业首部《蓄光型发光材料及制品》著作……为我国稀土蓄光发光产业不断提升、立足国际领先做出突出贡献。
打破国际垄断,支撑国产LED芯片
自1996年白光LED问世以来,人们获得白光LED的主要方案,就是蓝光芯片与黄光YAG发光材料的组合。这也决定了,芯片+发光材料是实现半导体照明的主要技术路线和核心技术。但黄光YAG发光材料长期被日、德等国公司专利垄断,严重影响了我国LED产业的发展。
2000年,肖志国带领路明集团进军LED产业。在前期新型蓄光发光材料突破的基础上,发明了能被250nm~550nm可见光宽谱激发且长波发射的Eu2+掺杂的焦硅酸盐、正硅酸盐、多氧硅酸盐等系列LED照明用发光材料,并获得了稳定的发光效率。
同时,他们成功实现了材料光谱能量和位置的调控,使材料发光波长可在450nm~610nm内连续调节,与芯片配合可实现各种色温、不同色域的模拟太阳光谱白光LED照明。这样的材料,不仅能够与蓝光芯片组合,而且同样适合近年被看好的UV-LED,比YACJ材料具有更广阔的应用空问。
硅酸盐系列LED用发光材料的发明,特别是其在欧、美、日等围实施的国际化专利族布局,彻底打破了日本、德国公司在YAG的专利垄断,为我国LED产业的崛起提供了新的发展路径。
围绕这一成果,路明集团建立并起草了LED用稀土硅酸盐荧光粉国家标准2项,撰写了行业首部《半导体照明用发光材料及应用》著作。到今天,该材料已被国内外300余家客户使用,并授权围星、晨彩、瑞丰等光电企业在国外应用,使其免受国外专利限制。
肖志围在带领团队攻关发光材料的同时,也没有放松对芯片的研究。他们通过各种方式优化芯片结构,带动国产化高亮度高效率LED技术的进步,同时研发芯片与发光材料全光谱集成新技术,突破了传统LED白光空问色度分布不匀的技术瓶颈,开辟了光源新技术,实现全光谱白光LED的工程化。
经过不断的创新研发,路明集团已经形成了较为完整的LED产业链和产品体系,其产品广泛应用于军事、工业和民用领域,有力支撑了节能环保安全领域战略性产品升级换代,为我国发光产业发展壮大做出了重要贡献。
瞄准前沿,布局光电子芯片
当前,我们正由微电子时代向光电子时代跨越。作为光电子产业的发展基础,第三代半导体材料正成为全球战略竞争的制高点。
不同于前两代半导体材料核心技术与专利大多被国际垄断的状态,第三代半导体材料发展仍处于“群雄争霸”的阶段。这是我们的机会,发展自主可控的化合物半导体光电子核心材料及相关器件产业刻不容缓。
始终密切关注国际光电子产业发展趋势的肖志围,敏锐意识到了这一点,自2003年起,便积极布局光电子芯片产业。
2003年,肖志国带领团队抓住机会背水一战,成功并购美国纳斯达克上市公司、世界光电子芯片领域排名第四的美国AXT光电子公司,由此获得了激光VCSEL芯片、红外IR芯片和LED芯片、外延片方面的30多项核心专利技术,以及全套生产设备、专业技术团队和市场网络,并很快实现了国产高品质半导体发光芯片的产业化。
此举让路明集团至少缩短了10年技术爬坡时间,特别是通过并购掌握的激光VCSEL芯片技术,属于目前国际行业领军企业采用的主要工艺路线,填补了国内空白。他们通过改进VCSEL芯片导电结构,提升出光纯度和效率的装置和方法,获得了质量更高、性能更优、尺寸更小、价格更低的芯片,同时进行了全球专利布局。
如今,路明集团已经凭借300余项全球专利技术,成为同时拥有发光材料和发光芯片两大半导体照明产业核心专利技术的企业,与飞利浦、欧司朗、日亚三大国际产业巨头比肩,极大提升了中国发光产业的国际水平。
不懈追光30年,肖志国通过创新“点亮”了无数发光材料与产品,也因此照亮了自己的人生。不忘初心,不改始终,“追光人”肖志围一直在路上。