开拓进取,走在光电产业新时代

光电产业是随着光电技术的兴起而形成的一门高新技术产业，21世纪得到迅猛发展。2009年，全球光电产业的市场规模己达1万亿美元，我国光电技术产品市场也保持着高增长的速度。随着光通讯、光显示、光照明、光发电、激光技术和光子生物等光电技术的飞快发展以及光电技术与数字技术、多媒体技术、机电技术等领域的结合与渗透，使光电产业逐步发展成为与人们生活息息相关的产业，是解决能源危机、环境危机、使人类进入信息化社会、实现人类的照明革命的朝阳产业。

厦门市老科学技术工作者协会（简称老科协）光电专委会主任、厦门大学能源学院陈朝教授，作为我国光电研究领域的领航者，用半生的心血在光电技术研究领域谱写了光辉的一页，为祖国的光电事业奉献了自己全部的青春和智慧。

创新开发，科研惠国

陈朝教授介绍说，信息光电子学是研究光电信息传递和能量转换的科学。光子和电子作为信息的载体，快速传递进而相互转换构成了信息、通信和网络工作的基础，光能和电能的转换成为光伏发电和半导体照明的基本原理。无论是光电的信息传递还是光电的能量转换，都离不开半导体材料和器件。所以，半导体光电材料、器件及其应用就成为当今研究和发展光电技术的关键。陈教授在厦门大学物理系上学期间，正好学习了“无线电电子学”和“半导体物理与半导体器件物理”两个专业。后来，在导师的建议下，他选择了半导体光电研究方向，走上了光电科研创新之路。

多年来，陈朝教授以半导体光电材料、器件和应用，涉及信息光电子学、半导体照明和光伏发电等技术为主要研究方向。1992年到1993年间，他作为高级访问学者，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，并设计了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。

2002年，陈朝教授课题组利用正性光刻剥离工艺，在国内首次研制成功新型多功能光控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，是具有源头创新特点的产品，有力推进了我国半导体光电材料的发展。

同时，陈朝教授还带领课题组研制出了高速、低暗电流、高响应度的InGaAs/InP PIN光电探测器芯片，集成了异质结分离、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，并获得“InGaAs/InP PIN光电探测器及其制造工艺”发明专利。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。

开拓进取，加速信息产业发展

作为我国光纤收发器研发领域的拓荒者，陈朝教授于1997年至1999年间，在国家科委国际合作项目、国家自然科学基金和福建省科委国际合作项目支持下从事计算机网络高效信号传输收发器的研制。经过两年的刻苦钻研，成功研制出“10Mbps、100Mbps光纤收发器”，获得两项发明专利和两项实用新型专利的授权，其性能达到国际同类产品的先进水平。

这一新型收发器在协议芯片的功能开发、防止高频信号相互耦合及实现光电接口转换等方面的设计上具有创新性和先进性，性价比高于目前国际的同类产品，具备较强的市场竞争能力。该成果于1999至2000年间转让给厦门企业，创造了极大的经济效益和社会效益，先后获得2000年厦门市科技进步三等奖和2001年福建省科技进步二等奖。

光电集成电路（OEIC）是将光通信中的光学有源器件（如光发射器：半导体激光器LD、发光二极管LED等；光接受器：光敏二极管、PIN光电探测器、光雪崩二极管APD等），与其驱动电路或信号放大电路集成在一起，具有体积微小、频率高、可靠性强、成本低和容易批量生产的优点，是光纤通信和光计算机最理想的器件，也是国内外业界几代人不断为之努力奋斗的目标。然而，OEIC因为涉及到光学器件和电学器件在结构、材料和工艺上不兼容，实现它有很大的困难。陈朝教授课题组成功地将用于IC的设计软件开拓应用到光电器件的设计上，利用现有的硅IC工艺， 一方面设计和研制LD和LED的驱动电路， 并将LD和LED芯片焊接在驱动电路上，实现了光发射器芯片的混合集成；另一方面利用硅材料对可见光-近红外光的吸收性能和IC设计的特殊功能巧妙地设计了具有探测和放大能力的硅基单片集成光电探测放大器芯片。这种OEIC芯片，首先被应用在塑料光纤通信中。因为塑料光纤在650nm波长有一个窗口，可用硅探测，而且塑料光纤凭借着可以任意弯曲、不折裂、不影响光衰减、对接容易、操作方便、成本低等优点，可成为实现“光纤到户”（FTTH）最后一公里的不二替代品。陈教授带领课题组开始了漫长的科研征程，2014年他们成功研发了用于塑料光纤通信的混合集成650nm发射器芯片和650nm的高灵敏度的硅基单片光电集成探测放大器芯片，实现了155Mpbs这款光电集成电路（OEIC）芯片具有低成本、可批量生产、对接封装容易、体积小、频率高等优点，完全可以取代目前市场上由爱尔兰生产的分立封装的塑料光纤收发器，具有很高的性价比和很强的竞争力。

如今，陈朝教授正致力于塑料光纤通信的新领域研发，已经在国内首次研制出用于密集波分复用的石英小球谐振腔光纤分插器，并且还对其工作原理和制备方法进行了有效探索，为我国微腔光纤通信事业的发展做出了贡献。为了实现高速、宽带、低成本的全光网络通信，突破“最后一公里”的瓶颈，真正实现光纤到户的目标。“我们采用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，正在努力研发650nm单片集成塑料光纤收发器芯片。这样不久将有可能实现每户20Mpbs高速宽带低成本上网。”陈教授憧憬着。

筚路蓝缕，以启山林

众所周知，半导体照明是真正的绿色照明，从2006年开始，陈朝教授参与了一项“863计划”，并提出用激光诱导扩锌新技术。这一新技术的融入使得GaN基材料表面的P型Zn杂质浓度达到5×1020cm-3以上，大大超过了Zn在GaN中的固熔度；在GaN基激光诱导掺锌后制备了优良的P型欧姆接触，明显优于当时传统工艺的水平；用新方法制备GaN基发蓝光和发白光LED，则使LED的使用寿命和可靠性显著提升。陈教授在此期间，先后取得3项发明专利，在国内外相关杂志发表学术论文15篇，并培养了2位博士生和1位硕士生，有效推动了我国半导体照明技术的发展。

紧接着，陈朝教授又瞄准了另一项光伏产业发展难题——多晶硅的提纯，在福建省科技厅、福建省发改委、福建省经贸委、国家自然科学基金委、厦门市等各级科研经费的支持下，他用10年的时间在冶金法提纯多晶硅技术的研究领域取得了可喜的成绩，在多晶硅精细冶炼、造渣除硼、酸洗、真空冶炼、定向凝固等一系技术路线上取得诸多发明专利和其他科研成果。

2007年，陈教授主持福建省科技厅重大科技专项“低成本多晶硅提纯及其太阳能电池的研究开发与产业化”项目，旨在通过物理冶金法研制太阳能级的多晶硅。在项目研究过程中，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，陈朝教授带领研发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、低能耗、低污染的技术优势，极有可能成为我国乃至国际太阳能级多晶硅生产的主流方法之一。同年，该项目通过了专家验收，并先后获得授权发明专利14项、实用新型专利1项和软件登记2件，在国内外期刊上发表学术论文30余篇，转让成果3项。

另外，谈到近几年兴起的LED（发光二极管），陈朝教授早在上世纪70年代，就带领课题组在国内首次用熔液生长法合成生长了磷化镓（GaP）单晶片，并用扩散法首次研发成功高效的发红、黄、绿三色平面结构的LED芯片。然而，白光LED的发光光谱和人类的视感曲线不能很好匹配，缺少足够的红光成分，阻碍了LED真正取代白炽灯进入室内照明领域，采用近紫外线激发的三基色稀土高效荧光粉替代目前的黄色荧光粉是最有希望的方案。陈教授作为国内LED最早研发者之一，正带领他的研究生为攻克这一世界性难题而不懈努力。

老骥伏枥，志在千里

今年1月22日，作为中国科协会员日重要活动之一，由厦门市科协、厦门市老科协联合主办，厦门市经济和信息化局、厦门市科技局、厦门市教育局、国家电网厦门供电公司为指导单位，以“推广光伏发电 共建美丽厦门”为主题的光伏论坛在厦门市科协大厦隆重举行。会上，陈朝教授作了题为《光伏发电的新进展及其应用前景》的专题报告，受到与会专家的一致好评。

如今，陈朝教授虽然已经年逾古稀，但他仍在为宣传发展光电产业，促进生态文明建设奉献着自己的力量，唱响了一首发挥余热、老有所为的桑榆歌！