从火炬到LED灯，听厦门大学校长讲述“照明革命”背后的故事？斗胆灯格栅灯

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从火炬到led灯，听厦门大学校长讲述“照明革命”背后的故事

2022-04-06    

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　　神奇的第三代半导体

　　主讲嘉宾：张 荣 厦门大学校长

　　从火炬最先，人类若何寻找灼烁?

　　张荣：同砚们，人人好!迎接来到《大学》，今天我想跟人人交流的是神奇的第三代半导体。

　　在先容第三代半导体之前，我先给人人先容两个在厦门大学校园里的故事。同砚们进入厦门大学以后，都市看到在厦门大学校园内里有两栋楼，一栋叫做囊萤楼，一栋叫做映雪楼，是取自于中国古代两个异常著名的故事。

　　“囊萤”讲的是晋代一位叫做车胤的青年。由于家里穷，晚上念书的时刻没有照明的灯。怎么办呢?炎天他就用一个布囊，到野外去采集萤火虫，用萤火虫的光来照亮他读的书，以是这个故事叫“囊萤”。

　　“映雪”讲的是冬天到雪地里用雪反射微弱的光线来念书，以是叫做“映雪”。

　　在厦门大学校园内里另有另外一个故事。

　　1937年，抗战最先以后，由于厦门岛受到了日军威胁，以是那时萨本栋校长就决议厦门大学整体搬迁到闽西的一个小城--长汀。然则搬已往以后，整个城里没有电灯，学生学习没有电灯照明，萨本栋校长就把政府配给他自己用的一辆小汽车内里的发念头拆下来发电。

　　【小片】校史馆

　　张荣：这个就是萨校长的那辆小汽车。这就是原来的照片。这个就解决了那时学生在长汀上学时照明的问题。

　　张荣：以是那时人人都说，萨校长给人人送来了灯光。

　　这两个故事串起来都有一个主题，这个主题是什么?就是照明。

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　　张荣：人类的照明可以说履历了一个异常耐久、庞大的演变历程，人类的照明史或者说照明的手艺生长史，就是人类文明史的一个缩影。

　　人人可能知道，最早的照明是来自于什么?都是行使自然光源。最早用太阳来照明，可以用篝火、火炬。所有这些都是自然产物，行使自然的光源举行照明。

　　一直到了19世纪，到了1878年，人类才第一次有了我们今天看到的白炽灯，照明进入了“电气时代”，真正可以用我们完全可控的方式实现照明。

　　今天的白炽灯比已往已经有了提高，然则由于物理上的限制，它发光的效率依然很难突破15%的人人公认的界线。

　　厥后，随着手艺的提高，发现晰水银灯。水银灯它跟白炽灯的照明机理就纷歧样。水银灯是靠引发气体，它是一种辉光放电、气体放电发光。比起白炽灯效率要高一些，然则它的效率根据今天的看法来看也是有上限的。

　　随着手艺的提高，一方面人类希望能够提升发光的效率，另外一方面我们也希望生长全固体的灯。它很耐用，同时一样平常情形下它的寿命也会很长。这个时刻，随着半导体手艺的生长，LED也应运而生。

　　我们厦门承办金砖会晤这个集会的时刻，整个厦门市也被装点得异常漂亮，而装点它的最主要电光源就是LED。

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　　张荣：从半导体被发现，稀奇是从半导体进入大规模的生产、应用到今天，大要上经由了三代，通常都称它们为第一代半导体、第二代半导体、第三代半导体。

　　第一代半导体人人都对照熟悉，最典型的就是硅。今天我们所用的种种半导体器件里，有跨越90%的产物都是用硅来做的。硅的特点，第一是工艺异常成熟，手艺上很成熟;第二是它相对来说对照廉价，它的原质料就是二氧化硅，种种砂子都可以用来提炼出硅。然则从物理学家角度来看，这个质料也有它的局限性，就是硅很难发光，它的发光效率很低，很难让它发出我们所需要的光。以是第一代半导体，通常不能用来做发光器件。

　　第二代半导体，我们早期也称之为化合物半导体，主要的代表是砷化镓、磷化铟这样的半导体。第二代半导体和硅的差异是什么呢?就是第二代半导体由于它的能量距离，比起第一代半导体来说又宽了一点，就使得它有种种组合的方式。因此用第二代半导体通过差其余组合方式，就有可能实现比我们现在看到的大面积光伏电池有更高的能量转换效率。我们现在看到的大面积使用的硅的太阳能电池板一样平常在20%，好的可以到22%，若是用化合物半导体可以做到40%以上。

　　而现在中国上天的这些质料，无论是飞船，照样我们的空间站，像嫦娥、玉兔、月球车等等，用到的太阳能电池板都是用化合物半导体做的。这个手艺厦门大学也做了异常大的孝顺，现在有70%的器件就是由厦门大学和互助单元来供应的。这个手艺的主要孝顺者就是厦门大学的康俊勇教授，他今天也加入了我们的流动。以上我讲的是第二代半导体。

　　我们现在讲的第三代半导体是什么样的质料呢?第三代半导体最典型的代表就是氮化物半导体，稀奇是氮化镓，以及跟它相关的氮化铝、氮化铟。三族氮化物半导体是最典型的第三代半导体。有了这个氮化物半导体，我们就可以生长蓝光的LED，生长绿光的LED，以及通过组合，生长白光的LED。我们今天看到的种种五彩缤纷的显示屏，大部门手机实在也都是用的液晶屏，背后的光源都是LED的。

　　正是由于有了LED手艺，稀奇是第三代半导体驱动的、能够发出林林总总颜色光的LED的手艺，我们才有了今天五彩缤纷的天下，我们才气看到流光溢彩的修建照明，才气看到那么优美的都会景观。

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　　LED的生长历程一方面是追求电光源，叫“照明革命”，追求照明手艺的突破。但现实上另外另有一个很主要的特点，就是固态照明手艺酿成一个异常好的节能减排手艺，LED酿成一个低碳光源。习近平总书记指出：“我们要加速推进节能减排和污染防治，给子孙后裔留下天蓝、地绿、水净的美妙家园。”LED手艺，恰恰就是为改善我们的环境，削减能量消耗，从而为我们的生态文明建设作出孝顺。

　　LED节能的效果若何呢?异常了不起。2022年，我们由于推广了LED，全中国实现节电快要2000亿度。这个数字靠近了2022年澳大利亚天下的用电量，以是这是一个异常了不起的成就。

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