陈朝教授在银川主持学术会议
陈朝,长期从事半导光电材料、器件和应用的研究工作,其工作涉及信息光电子学、半导体照明和光伏发电等领域,并在这些领域里取得了丰硕的科研成果。
厚积薄发 推进半导体材料发展
1992年至1993年间,陈朝被国家教委公派到加拿大多伦多大学和白俄罗斯大学工作,负责由国家科委下达的、与白俄罗斯科学院电子研究所合作的“用于光纤通信的III—V族多层材料和光电器件的研制”国际合作项目,在此期间,他主导设计了InP基单片集成PIN—FET多层材料,在同一片材料上成功研制出性能良好的PIN光电探测器和MISFET放大器。
在从事该项研究时,陈朝带领团队研制了高速、低暗电流、高响应度的InGaAs/InP PIN光电探测器芯片,集成异质结分离、开管扩散、氧化铝抗反射膜等新技术。该芯片进行了TO—46及带尾纤的单管和PIN—TIA结构光电放大器组件封装测试,传输速率为655Mbps~2.5Gbps,2003年3月,由科技部和福建省科技厅组织的验收鉴定认为该工艺达到国际先进水平。
面对着科研的荣誉,陈朝选择继续前行。在2002年陈朝团队利用正性光刻剥离工艺,在国内首次研制成功新型多动能光控HEMT器件。该器件可用于光电集成电路,能够探测高频光纤信号并将其放大,是源头创新产品。借助国内合作的机会,陈朝完成了材料结构设计、生长和测量、版图设计制备、器件工艺、TO和双列直插型封装、静态和光敏特性测量等工作,并提出能较好描述该器件光敏、放大和微波特性的物理模型,推进了半导体光电材料期间的发展。
勇于创新 微腔光纤展峥嵘
科研工作艰苦而又枯燥,但在这份工作中,陈朝却找到了乐趣,看到一个个科研成果,能够走向市场,为大众服务,其中的成就感和骄傲无法溢于言表。陈朝在面对科研时,热情犹如炎炎夏日。他带领团队投入到塑料光纤技术的漫长研究中,功夫不负有心人,2004年成功研发用于塑料光纤通信的混合集成650nm发射器和650nm的高灵敏度的硅基单片光电集成探测放大器,实现了150Mpbs以上的650nm红光的发射和接收。
这款光电集成电路(OEIC)具有成本低、可批量生产、对接封装容易、体积小、频率和带宽高等优点,性价比和竞争力极强。
陈朝没有停下科研的脚步,他再次投入到了塑料光纤通信的新领域研发。他们采用850nm波长成功实现了点对点通信以及1310nm主干网和850nm局域网的互连,努力研发650nm硅基集成塑料光纤收发器芯片。2014年实现了650nm塑料光纤传送的集成收发器点对点通信。
此外,陈朝在国内首次研制出用于密集波分复用的石英小球卫星谐振腔光纤分插器,并对其工作原理和制备方法进行了有效探索,为微腔光纤通信领域做出了突出贡献。
陈朝教授进行太阳电池性能检测
锐意进取 改进多晶硅提纯技术
多晶硅的提纯是光伏领域的难题,为解决这一难题,陈朝带领团队迎难而上,在进行“低成本多晶硅提纯及太阳能电池的研发与产业化”研究中,他们采用精细的综合冶金物理方法,将工业硅的冶炼和提纯紧密结合,充分利用工业硅冶炼工程的余热,直接将2N的工业硅提纯到6N以上的太阳能级多晶硅;将5N多晶硅定向凝固、划片后经表面氯氧化和吸杂处理改性后,于2011年研制出光电转换效率超过11%的太阳能电池。
2012年底陈朝团队运用创新工艺技术,将纯度为2N的工业硅提纯到了6N以上的太阳能级多晶硅铸锭,用其制备的多晶硅电池光电转换效率超过17%,光衰小于3%,并且具备低成本(¥8万元/吨左右)、低能耗(35kwh/kg以下)、低污染的技术优势,为国内外太阳能级多晶硅生产提供了行之有效的提纯技术和方法。
绿色环保 暖白光LED诞生
LED具有节能、环保、可靠、简便等优点,但市场上的白光LED,属于冷白光,可能会损伤人体,不适合于室内照明。为了解决这个难题,必须用暖白光替代冷白光。为此,科研工作者提出诸多方案,其中最好的方案是用近紫外光激发三基色荧光粉,再合成暖白光。由于近紫外线激发三基色荧光粉效率低、激发波长难统一,方案虽好却没有实质性进展。
陈朝与团队披星戴月,攻克技术难关,经过十几年的不断努力,终于在2014年获得突破性进展,他们利用稀土离子的4d-5f跃迁的特点,自主研发了用紫光LED芯片激发三基色荧光粉获得暖白光,其色温降为3500K以下、显色指数高达90以上、色坐标在0.35左右、光效已到100 lm/w, 性能可靠、基本没有蓝光和紫光泄漏,完全符合室内照明的要求。
“近紫外激发三基色荧光粉暖白光LED”技术方案的成功和推广带动整个LED照明产业链的发展并达到降低白光LED的成本,投资少,高效明显且节能减排。
该项目已于2015年3月完成实验室试验、可靠性检测和产业化的中试阶段,已在国际权威刊物上发表了10多篇SIC收录高水平学术论文。
如今,陈朝教授将工作的重心转移到培养行业人才领域,在他看来,一个行业要想永远保持朝气,就要不断注入新鲜的血液,在教学中,他坚持“授人以鱼,不如授人以渔”的教学原则,注重培养学生独立思考和勇于创新的意识。
陈朝教授从事科研工作多年,为我国的光电产业发展,做出了突出贡献,每一项科研成果的背后,都有他忙碌的身影,数十年如一日的研究,让他拥有锲而不舍,勇攀高峰的科学精神,现在,他将这种精神融入教学中,用潜移默化的方式,让优良的科学精神一代又一代的传承下去......