楚天都市报5月9日讯（记者柯称 通讯员吴江龙）亮度高、能耗低、造型酷——汽车LED大灯越来越受欢迎，逐渐从高端车型普及到普通车型上。不过，相比原来的卤素灯泡，质量上乘的LED大灯价格高了不少，这背后，核心技术被国外三大公司垄断是主要原因之一。日前，武汉大学动力与机械学院副教授周圣军团队的一项研究成果，发表在光学领域著名期刊《光学快报》上。它突破了大功率倒装结构LED芯片“卡脖子”技术问题，有望让国产产品在市场上占有一席之地。
周圣军展示4英寸LED晶圆片
倒装芯片提高一倍效能
LED灯已经非常普及，为何用在车上就存在技术难题？周圣军介绍，车灯及演出照明等特种照明，需要更高的亮度、更好的散热性能以及更久的使用寿命。一般的正装LED芯片不能满足这些技术要求，需要使用倒装结构芯片来提高发光效率和散热性能。
正装与倒装LED的区别
“芯片倒装并非简单地调个方向，还需要解决高反射率金属电极、电流聚集等问题。”周圣军解释，高反射率金属电极就好比在LED芯片背部装一面镜子，让射向底部的光被镜子反射向照明方向。以往采用银和钛钨的组合来实现，但是时间一长“镜子”表面就会产生裂纹，影响反射率。周圣军在钛钨中插入3层延展性很好的金属铂，制成能长时间保持光滑的“镜子”，解决了这一问题。
另外，LED芯片原有的蓝宝石衬底，倒装后变成了出光面，光滑的表面相反变为了坏事，它会产生全反射现象，导致芯片的光提取效率低。周圣军采用光刻技术在蓝宝石表面形成微纳米结构，将蓝宝石表面变粗糙，使LED芯片的光提取效率达到90%。针对电流聚集问题，他还研发出三维通孔接触式电极结构，提升LED芯片电流扩展均匀性，使蓝光LED芯片的饱和光输出电流提高到原来的两倍，打破了日本日亚、德国欧司朗、美国Lumileds公司对车用LED芯片的技术垄断。
三维倒装LED芯片效能提高两倍
企业经历感受技术致胜
“一颗传统LED芯片出厂价几毛钱，高端倒装LED芯片能卖几块钱，这也是高端车的大灯价格昂贵的原因。”周圣军认为，他的研究成果可以让LED车灯换上“中国芯”，去抢占这个数十上百亿的市场，也有助于降低产品价格。
目前，该项研究课题得到国家自然科学基金重点项目、湖北省杰出青年基金的资助，成果已在国内几家厂商得到应用。科技成果如此快速转化，与周圣军的学术研究经历有着很大关系。
原来，周圣军2005年读硕士研究生时开始LED领域研究，2011年从上海交通大学博士毕业后，与几名科研伙伴在广东创办了公司。公司效益不错，但他发现和国外一流公司相比，他们的产品技术含量还有待提高，“有时候一项技术不过关，会直接带来千万级的损失。”
2014年，他决定回到科研单位，继续公关技术难题。在美国密歇根大学做了一年研究后，他回国进入武汉大学，此后研究出了被知名学者日本大阪大学Fujiwara教授评价为国际上外量子效率最高的绿光LED芯片，高外量子效率紫外LED芯片研究成果多次被诺贝尔奖得主、中科院院士、跨国公司技术主管等人引用。“周老师擅长将理论研究成果与企业实际生产相结合，他的研究和授课都非常贴近高科技生产领域，让我们能尽快成长为理论基础扎实、实践经验丰富的人才。”周圣军目前带的硕士研究生徐浩浩说。
人物简介：
周圣军，1983年生，湖北天门人，从事GaN基紫外/蓝光/绿光LED芯片设计与制造技术研究和产业化工作。主持国家自然科学基金、湖北省杰出青年基金、国家重点研发计划子课题、863重大项目子课题等项目，在国际权威期刊发表SCI论文42篇，主编学术专著1部，获授权中国发明专利8项。2015年入选武汉大学“珞珈青年学者”，2016年入选湖北省“楚天学者计划”，2018年获湖北省杰出青年基金。
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