中国科学院学部第十届学术年会全体院士学术报告会

7月10日，中国科学院学部第十届学术年会全体院士学术报告会在北京举行。500余位院士到场，7位院士围绕基础科学前沿作报告。江风益是信息技术科学部唯一一位报告人。

“我今天戴的是增强现实眼镜，带微型显示屏。”江风益开场时介绍自己戴的这副黄光AR眼镜，总重量只有37克。他讲的题目是“硅基氮化镓半导体发光”。

就在两天前，7月8日，国家科学技术奖励大会先期在京召开。江风益团队完成的“V缺陷三维PN结及应用”项目获2025年度国家自然科学奖一等奖。这是继2015年硅衬底蓝光LED获国家技术发明奖一等奖之后，该团队十年间第二次站上国家科技最高奖的领奖台。

学术年会上，他向500余位院士系统介绍了团队在硅基氮化镓领域二十余年的积累——从跳出国外技术路线的延长线，到提出新理论方法，再到从基础研究起步做到商品化的全过程。

“非共识”路线：硅基氮化镓

江风益院士作报告分享

“轻量化AR眼镜对微型显示屏要求苛刻。”江风益说，硅基氮化镓LED与硅基电路晶圆级集成是关键。这是他已经深耕了20多年的方向。

在半导体照明芯片领域，长期存在三条研究路线：一条以蓝宝石为衬底，一条以碳化硅为衬底，还有一条非共识路线——以硅为衬底。江风益选择了这条冷门路线——硅基氮化镓半导体发光，决定要走出一条自主创新的半导体照明芯片技术路线。

2003年底启动这项研究，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，打通了半导体照明芯片的第三条路线。

江风益一直坚持“适度超前”原则。在他看来，选方向要满足三重逻辑：物理逻辑上理论可行，技术逻辑上能够实现，生态逻辑上具备产业前景。硅基氮化镓在当时虽属尚未走通的技术路线，但符合这三条。

V缺陷：从“大害”变“大用”

氮化镓LED在材料生长过程中会出现一种V缺陷。长期以来，业内普遍认为它是有害瑕疵，会导致LED光效低下。

江风益团队不这么看。2008年，他们在实验中观测到大V缺陷的有益作用，但当时只知其然。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。2014年，团队用理论计算证实了猜想并发表论文。2016年，运用大V缺陷三维结构，突破了高效黄光LED技术。2019年，团队正式提出“V缺陷三维PN结理论方法”。

团队首次揭示，V缺陷能够形成天然的三维PN结，同时促进空穴高效注入、抑制电子泄漏，并有效释放器件内部应力，从而显著改善载流子复合效率和器件稳定性。基于这一发现，团队将传统二维平面PN结理论拓展至三维半导体结物理体系，完善了氮化镓发光器件的基础理论框架。

“我们打破了‘位错缺陷越少越好、越小越好’的传统认知。”江风益说，这一理论使PN结界面从二维发展到三维，V缺陷从“有大害”到“有小害”，最终变成了“有大用”。黄光LED光效、氮化镓红光LED光效和蓝绿光LED电注入效率由此大幅提升。

团队成员全知觉博士回忆，一次实验中材料生长到中段，取出看电镜照片，大V缺陷“触目惊心”。按照传统认知，大家都觉得应该减少、减小V缺陷，江风益却说：“不，很有意思，要深入研究下去，我看它有用。”

依托这一原创理论，研究团队进一步突破了长期困扰LED产业发展的绿光、黄光LED发光效率低、器件衰减快等关键技术瓶颈，开辟了无需荧光粉转换的纯芯片发光技术路线，在提升发光效率、降低能量损耗和增强器件可靠性方面展现出明显优势。

从基础研究到商品化

该项目开拓了纯芯片LED照明技术路线（无荧光粉），产品批量用于路桥照明、氛围照明等场景；显示芯片批量应用于特种专项装备。

更关键的是，项目实现了硅基氮化镓LED与硅基电路晶圆级集成，研制出微型显示屏及首款黄光AR眼镜。江风益展望，随着技术持续突破，硅基氮化镓LED有望使照明更节能、更舒适，实现高性能微显示单片全彩屏，推动全彩AR眼镜进入消费市场。

南昌实验室的座右铭是六个字：“多发光，少发热”。江风益说，这句话有三层意思：发光二极管发光和发热成反比，要多发光就必须少发热；为人处世要多做实事，少头脑发热；科研选题要少凑热闹，不跟风。

从跟跑到追赶到超越，江风益带着团队用30多年时间，把一条“非共识”路线走成了中国半导体照明领域的自主创新之路。

信息来源： 央广网、中国科学报

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