作为第三代半导体的最重要一员，氮化物半导体在照明、显示、通信等诸多领域具有重要应用，市场巨大。2022年4月28日晚，北京大学物理学院王新强教授受邀主讲才斋讲堂，以自己的研究为实例，从原子出发，分别介绍了氮化物半导体的组成、基本特性、材料掺杂以及发光器件的发展历史、研究现状和发展趋势，并展示了团队在发光材料与器件方面的部分工作。

　　王新强教授主讲才斋讲堂第229讲

　　王新强教授以工业革命为切入点，依次介绍了第一次工业革命的蒸汽机，第二次工业革命的电灯电话，第三次工业革命的计算机，强调它们都离不开半导体，半导体在我们生活中无处不在。以Si、Ge元素为代表的第一代半导体将人类带入了信息时代。在上世纪50至60年代，红光LED和绿光LED相继诞生，但高效蓝光LED却迟迟未能实现，直到1991年蓝光LED才开始商业化生产。更有突破性的是1994年研究人员在GaN基蓝光LED基础上，通过蓝光激发黄光荧光粉的方法，获得世界上第一只白光LED，并提出了半导体照明的概念。王新强教授指出，半导体照明具有高效、节能、环保、易维护等显著特点，是实现节能减排的有效途径；同时在氮化物应用领域，半导体照明显示领域发展最为迅速，已形成千亿美元的产业规模。

　　单光子源是实现未来光量子技术（包括光量子计算、量子秘钥分配等）的一种必要光源。迄今为止，已有多种结构和材料体系被用于实现高品质的单光子源。III族氮化物量子点具有发光波长、覆盖面广和振子强度大的特点，有望实现室温应用。然而氮化物量子点系统发展至今，一直存在难以控制的微小尺寸变化，进而导致不同发射体之间发射能量相对较大的变化。因此，利用新材料或新技术开发单光子源的基础研究至关重要。王新强教授专注于这一领域，发展出了一种由空间分离的InGaN单原子层嵌入，在GaN薄膜中形成的新型量子发射器。同时为了进一步在空间上使得周期性的In原子分离，提高光子的提取效率，通过纳米压印技术把平面结构图形化，将其刻蚀成阵列式的柱状结构。进一步的光学研究证明，单光子发射系统具有非常稳定的发光能量、强发光效率和高品质的二阶相关度，这些都为未来光量子技术的发展提供了更多的可能性。　

学生提问

　　讲座最后，王新强教授对研究生做科研给出两点建议：一是专注，年轻人要找到自己觉得有意义的事情认真去做；二是找到发展的契机，厚积薄发。讲座在热烈的掌声中圆满结束。

撰稿：王子安

摄影：潘奕飞