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半导体材料工程实验室

成立背景


以氮化物半导体材料为基础的LED器件的发展,成为了目前固态照明技术发展的源动力,其节能、环保以及光源可控性等优点,使其被视为继白炽灯、荧光灯后的第三代照明革命。同时氮化物光伏等器件发展又带动了清洁能源技术进一步改善提高。因此,针对第三代半导体材料工程技术的研究、尤其是针对氮化物半导体材料工程技术的研究,对于带动相关科技产业发展,促进国家产业转型以及改善人们生活等都具有非常重要的意义。

半导体材料工程研究所将围绕以氮化物材料为基础的固态照明LED产业所面临的材料和器件工程问题展开研究并实现技术应用产业化。研究所将围绕固态照明器件所面临的散热瓶颈等问题,开发具有高散热能力的(理论热导率达300W/m·k)的AlN陶瓷散热基板材料技术,以及可以适应于更高功率的半导体光电器件(如激光器)密集散热需求的二相微流散热技术等。同时,研究所也将集中与集成封装设计等固态照明面临的工程技术问题的研究和创新,发展自主创新技术,拓展固态照明的应用领域。

在以上应用研究的基础上,研究所还将围绕氮化物半导体材料进行基础开发研究,开发诸如氮化物光伏、探测器等研究方向,实现产业研究与前沿研究的结合。


主要研究方向


本研究所拟建立两个研发平台,分别从事目前处于研究热点又具有产业化潜力的研究方向。分别是:LED应用关键技术开发平台、以及材料制备开发平台。其中,LED应用关键技术开发平台和材料制备平台将包含基础科学研究及应用研究的合并研究方式。

在基础研究与应用研究的搭配上,我们将采取北京的基础研究、包头研究所的应用开发以及项目产业化的产业生产三者结合的产学研无缝对接模式,体现北京大学工学院的工学与科学结合发展思路。

具体研究方向包括:

1.       高功率LED散热系统的研究

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2.       LED出光模拟及智能照明专用准直LED设计开发

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3.       功率LED用高散热AlN陶瓷基板烧结制备技术开发

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4.       GaN基光伏材料器件的研究制备

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科研条件


研究所分阶段搭建两个研发平台,分别从事LED应用关键技术研究和材料制备研究。目前,研究所建设刚刚起步,研究所已基本搭建完成高散热基板材料制备平台,搭建了完整的高散热陶瓷基板制备装备与测试体系;后期,研究所将搭建完整的LED应用关键技术研究平台建设。


科研团队


研究所由北京大学工学院特聘研究员孙永健博士担任所长,其从事氮化物半导体材料器件研究多年,拥有丰富的研究和产业化成果及经验,参与了东莞中镓半导体科技有限公司的创始建设;主持研究氮化物半导体材料国家863课题、省部级课题等多项,获批多项核心国家及国际发明专利,并成功实现产业化;重大氮化物国际国内学术会议邀请报告多篇。主笔氮化物材料器件国家标准多项。同时,研究所汇集了从事高散热陶瓷材料研究多年的郭坚博士,并建设了高散热陶瓷基板研发团队;以及以从事氮化物研究多年的路慧敏博士为首的基础研究团队。

主要科研人员:


姓名性别学历/职称专业职称
1

孙永健

特聘研究员凝聚态物理研究所所长
2

郭坚

博士材料学高级研发工程师
3

路慧敏

博士半导体光电子高级研发工程师
4

杨海燕

本科材料学工艺工程师
5

王雪

本科计算机科学工艺工程师


科研成果


近年来研究所开展了关于功率型LED器件的关键散热设计及出光设计等多方面的研究,取得了较好的研究成果;同时,针对专用于功率LED器件的AlN高散热陶瓷基板材料,开发了自主创新的成型烧结技术,发表了核心期刊论文并申请了国家专利。采用国内氮化铝原料,利用湿法成型技术,制备了热导率高达136(±9.17) W/(m·K)、抗弯强度为333(±10.41) MPa氮化铝。

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已申请国家专利

一种制备氮化铝陶瓷基片的方法,申请号:201310581000.0。