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陈朝——厦门大学物理系教授

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最后更新：	2015-11-18

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陈朝，男，1943年出生，厦门大学物理系教授。1992年至1993年作为高级访问学者受国家教委公派到加拿大多伦多大学冶金材料系和白俄罗斯大学物理系进行III－V族材料光电性质及其应用的研究。

社会兼职：

1.中国电子学会半导体与集成技术分会信息光电子专业委员会委员。

2.厦门市留学生联谊会常务理事。

3.厦门大学留学生同学会常务理事。

4.中国自然辩证法研究会福建省分会理事。

5.厦门市自然辩证法研究会常务理事。

6.“固体电子学研究与进展”杂志编委。

研究方向：

主要开展半导体材料光电性质、半导体光电器件、集成光电子学、光纤通信、光接入网、有线电视网等信息光电子学领域的研究。

承担的科研项目情况：

1.国家自然科学基金项目。

2.国家教委重点项目。

3.国家科委国际合作项目。

4.福建省科委国际合作项目。

5.福建省自然科学基金项目等多项科研任务。

6.与刘士毅教授等人合作的“非破坏性研究半导体材料性质与参数”。

7.“半导体表面光伏效应”。

8.与702所合作的“野值剔除研究与软件编制”。

科研成果：

1.陈朝教授从90年代开始进行多晶硅的研究。他是厦门大学多晶硅材料的最早的研究者。而厦门大学是当年中国“五校联办”半导体的东道主，目前，厦门大学的材料系、纳米中心所进行的物理法多晶硅研究，不少人是在他的鼓动下干起来的。

2.陈朝教授也是福建不少原来的工业硅厂现在做多晶硅的技术引路人。现在多晶硅如此火热，福建又有如此多的多晶硅企业，尤其是物理法多晶硅企业，这些企业与陈朝教授都十分熟悉，但却一直没有与任何企业挂钩。教授就是教授，这种一心做学问的精神值得钦佩。

3.厦大目前的物理法多晶硅研究从发表的论文看，是国内首屈一指的，这些论文不仅是泛泛的行业综述，也不仅仅是理论文章，而是都建立在实验的基础上的，有具体的实验数据，表明他们做了不少的事情。郑凇生、蔡靖、张妹玉、潘淼、庞爱锁，这些活跃在物理法多晶硅提纯的厦大教授讲师研究生们，后面都有陈朝教授的影子。尤其是利用湿法萃取在金属硅中除硼的实验进展，就很有意义。在真空冶炼、定向凝固制作太阳能级多晶硅、多晶硅缺陷工程研究等方面，他们都做了很宝贵的技术理论探讨和实验工作。

助力中国光电行业走向强大——记厦门大学陈朝教授

光电技术是一门集半导体、光学、机械与电子于一体的综合性先导技术。作为一种新兴产业，光电行业近年来发展迅速，技术和产品种类不断推陈出新，更新换代，其应用范围也突破了传统的国防和航天领域，向通讯、医疗、工业、能源等领域发展。厦门大学物理与机电工程学院、能源研究院教授，厦门大学凝聚态物理、微电子与固体电子学、光伏工程专业博士生导师陈朝教授长期从事光伏发电、光纤通信和半导体照明等光电领域的教学、科研和产业化工作,通过多年的努力，在光电领域取得了一系列重大突破。

1992～1993年，陈朝教授与白俄罗斯科学院电子研究所合作“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，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。在这项工作期间，陈朝教授研制出了高速、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。2002年，利用正性光刻剥离工艺，陈朝教授在国内首次研制成功新型多动能光控HEMT器件。

陈朝教授还是我国光纤收发器研发领域的先行者。1997～1999年，他成功研制出“10Mbps、100Mbps光纤收发器”，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，性价比高于当时国际同类产品，具备较强的市场竞争能力。2004～2012年成功研发了用于塑料光纤通信的混合集成650纳米发射器芯片和650纳米的高灵敏度的硅基单片光电集成探测放大器芯片，实现了150Mpbs以上的650纳米红光的塑料光纤发射和接收。此外，陈朝教授研制出用于密集波分复用的石英小球卫星谐振腔光纤分插器，并对其工作原理和制备方法进行了有效探索。

陈朝教授还解决了我国光伏产业发展面临的难题——多晶硅的提纯技术。他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，于2011年研制出光电转换效率超过11%的太阳能电池。该技术突破了长期制约我国光伏产业发展的瓶颈，产生了良好的经济效益和社会效益。2012年底陈朝教授课题组运用创新工艺技术，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（约8万元/吨）、低能耗（35kwh/kg以下）、低污染的技术优势，在不久的将来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。

为了充分利用阳光中的紫外光和红外光，他正在带领他的团队，积极开展上下转换太阳电池和中间带单晶硅太阳电池的研究，新研发的下转换晶硅太阳电池和下转换光伏玻璃的光电转换净效率都增加了0.5%以上，取得可喜的进展。此外，陈朝教授也是国内LED（发光二极管）的最早研发者之一，当前白光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，要使LED真正取代白炽灯进入室内照明领域，就要解决白光LED光谱匹配的难题，研发暖色温LED。为了攻克解决这一难题，陈朝教授目前正在坚持不懈的努力，用365～400纳米近紫外LED激发三基色荧光粉可发显色指数超过92、色温3000～4000K、色坐标3～4的暖色温白光，有望实现室内白光照明LED的产业化。

随着科技的进步，一场以光电技术为主的绿色、可再生、更安全的能源革命（光伏发电），环保节能的照明革命（半导体照明）和超高速、大容量、更安全便捷的通信革命已经到来。

来源：科技成果管理与研究 2015年10期

陈朝：我国半导体光电技术不倦的探索者

近年来随着光电子学的不断突破和快速发展，光电技术已广泛应用在信息、通信、网络、照明、显示、能源、医疗和军工等各个领域，由此产生的光电产业成为21世纪的第一产业并迅猛发展。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。

厦门大学物理与机电工程学院和厦门大学能源研究院陈朝教授及其课题组通过多年的努力，终于在光电领域取得了一系列的重大突破。采用光电集成技术使网络通信的成本下降、速度提升、更加便捷；采用节能、环保和低成本的物理冶金法生产太阳能级多晶硅，生产低成本、高效的晶硅太阳电池，使取之不尽的环保的光伏电能进入千家万户；采用近紫外激发的高效稀土三色荧光粉使白光LED光谱和人眼视感相匹配，进而取代白炽灯进入室内照明，实现照明革命。上述目标已不是看望不可及的梦想，而是正在逐步地变成现实。

陈朝是厦门大学物理与机电工程学院、能源研究院教授，厦门大学凝聚态物理、微电子与固体电子学、光伏工程专业博士生导师，2003年10月退休并原职返聘至今，兼任厦门市老科技工作者协会光电委员会主任、全国冶金法多晶硅产业技术创新战略联盟学术委员会副主任、福建省和厦门市政府科技顾问、厦门大学留学生同学会常务理事；主持和负责过国家自然科学基金项目、国家教委重点项目、国家科委国际合作项目、福建省科委国际合作项目、福建省自然科学基金项目等多项科研任务。

潜心钻研几十载硕果累累报国家

陈朝教授是福州市人，1943年出生于福建省永安市。陈朝毕业于厦门大学物理系，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；1965年，在导师的建议下，年轻好学的陈朝选择了半导体光电研究方向，这为他后来的发展起到了非常重要的作用。陈朝教授主要研究方向为半导光电材料、器件和应用，涉及信息光电子学、半导体照明和光伏发电等领域。

陈朝教授让人印象深刻的成果完成于1992年～1993年间，当时，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。

在这项工作期间，陈朝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。陈朝教授说，“这个芯片已经进行了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，现已获得‘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；2005年，这一工艺获省市发改委80万元经费支持，在校办企业进行了产业化。

奖状接二连三地拜倒陈朝教授的面前，但是，作为一名科学工作者，陈朝教授甚至自己真正需要的是什么。因此，他并没有因此而对科研工作有丝毫的懈怠，反而对科研工作投入了更大的热情。

陈朝教授课题组于2002年利用正性光刻剥离工艺，在国内首次研制成功新型多动能光控HEMT器件。他说：“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，是一件具有源头创新特点的产品。”借助国内合作的机会，陈朝完成了材料结构设计、生长和测量、版图设计制备、器件工艺、TO和双列直插型封装、静态和光敏特性测量等工作，并提出能较好描述该器件光敏、放大和微波特性的物理模型，推进了半导体光电材料期间的发展。

倾情科技创新助力网络工程发展

“光纤到户”（FTTH）是国家信息化发展战略的重要一环。目前，石英光纤已经遍布路边和楼前。但是，由于楼内布线多弯曲，石英光纤弯曲后易折裂且光损耗大增；而且石英光纤对接要求高，对接操作困难，安装成本高，从长远来看，人们对新材料的期待值与日俱增。而塑料光纤正好可以充当这个角色——塑料光纤可以任意弯曲，不折裂，不影响光衰减，并且对接容易，操作方便，可以达到降低成本的目的。

陈朝是我国光纤收发器研发领域的先行者。1997年～1999年间，他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，陈朝教授成功研制出“10Mbps、100Mbps光纤收发器”，并达到国家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。本项成果已于1999-2000年间转让个厦门企业，获得良好的经济效益和社会效益，并获得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。

陈朝教授及团队开始了塑料光纤技术的漫长研究，他们经过长期的刻苦钻研，于2004年成功研发了用于塑料光纤通信的混合集成650nm发射器和650nm的高灵敏度的硅基单片光电集成探测放大器，实现了150Mpbs以上的650nm红光的发射和接收。这款光电集成电路（OEIC）具有成本低、可批量生产、对接封装容易、体积小、频率和带宽高等优点，完全可以取代目前市场上由爱尔兰生产的分立塑料光纤收发器，具有很高的性价比和很强的竞争力。

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。近年来，陈朝教授致力于塑料光纤通信的新领域研发。他说：“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20Mpbs高速宽带低成本上网。”此外，陈朝不仅在国内首次研制出用于密集波分复用的石英小球卫星谐振腔光纤分插器，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巨大贡献。也为我国网络工程的发展“推波助澜”。

由于长期奋战在科研第一线，陈朝教授几乎没有多少空闲时间，。越干越起劲儿，他期待着每一个实验室里的新发现。

突破关键问题改进多晶硅提纯技术

多晶硅的提纯一直是我国光伏产业发展面临的难题，陈朝课题组解决了这一难题。据悉，在进行“低成本多晶硅提纯及太阳能电池的研发与产业化”研究中，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。这两项技术突破了长期制约我国光伏产业发展的瓶颈，产生了良好的经济效益和社会效益。

2012年底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（￥8万元/吨左右）、低能耗（35kwh/kg以下）、低污染的技术优势，在不久的将来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。

陈朝教授是我国最早从事冶金法多晶硅材料的的研究者之一。当前，晶体硅材料是最主要的光伏材料。2007年陈朝教授主持了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”。该项目旨在通过物理冶金法研制太阳能级的多晶硅，于2012年通过专家验收。该项目总共获得授权发明专利14项、实用新型专利1项和软件登记2件，并在国内外期刊上发表学术论文30余篇，转让成果3项。

为白光LED实现室内照明而不懈努力

陈朝教授也是国内LED（发光二极管）的最早研发者之一，早在上世纪70年代，他们课题组就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。进入21世纪后，推广高效、节能。环保的LED成为人类照明革命的主要途径。然而，当前白光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。要使LED真正取代白炽灯进入室内照明领域，就要解决白光LED光谱匹配的难题，研发暖色温LED。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。陈朝教授正在带领他的研究生，为攻克这一世界性难题而不懈努力，现在已经取得可喜的进展。

凭借着对科学的挚爱和强烈的民族责任感，陈朝教授几十年来从未因工作的单调乏味而放弃从事科研工作，从没因工作的繁重而偷工减料。作为一名科研工作者，我们从陈朝教授身上看到的，不是他的成果和名誉，真正下闪光的，是他的科学精神。更难能可贵的是，陈朝教授还积极与企业寻求合作，把自己最新的科研成果应用到上产生活中，不仅给人们的生活创造了便利，还为国家的经济效益和社会效益做出了杰出的贡献。同时，陈朝教授也为提升我国半导体光电学科在世界上的地位贡献了自己的全部才智。

古稀之年的陈朝教授，已经把自己工作的重点放在教学事业上，授人以鱼，不如授人以渔，相比于传授知识，它更注重培养学生独立思考的能力，努力开拓学生的创新意识。陈朝教授坚信，未来会有越来越多的人才涌现出来。我国在光电技术领域还将有更大的突破。

来源：科技文摘报第20141205期 9版

一朝为科研难得半日闲

文/刘荣张宇

是师生口中津津乐道的好老师；他是厦门大学物理系有名的教授；他在厦门光通信产业发展历程中，占据着举足轻重的地位；他是陈朝，一位在科研战线上忙碌几十年的教育和科研工作者。

陈朝展示激光诱导多晶硅片提纯技术

陈朝，福州市人，1943年出生于福建省永安市，主要研究方向为半导光电体材料、器件和应用，涉及信息光电子学、半导体照明和光伏发电等领域。陈朝毕业于厦门大学物理系，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；1965年，在导师的建议下，年轻好学的陈朝继而选择了半导体光电研究方向，这为他后来的发展起到了非常重要的作用。

陈朝让人印象深刻的成果完成于1992年～1993年间，那时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。在此过程中，陈朝研制出了高速、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。“这个芯片已经进行了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～2.5bps，现已获得‘InGaAs/InP PIN光电探测器及其制造工艺’发明专利。”陈朝说。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；2005年，该工艺获省市发改委80万元经费支持，在校办企业进行了产业化。

继芯片之后，陈朝又利用正性光刻剥离工艺，在国内首次研制成功新型多动能光控HEMT器件。他说：“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，是一件具有源头创新特点的产品。”借助国内合作的机会，陈朝完成了材料结构设计、生长和测量、版图设计制备、器件工艺、TO和双列直插型封装、静态和光敏特性测量等工作，并提出能较好描述该器件光敏、放大和微波特性的物理模型，对半导体光电材料和器件的发展起了良好的推动作用。

多晶硅的提纯一直是我国光伏产业发展面临的难题，陈朝凭借自己的专业知识，解决了这一难题。据悉，在进行“低成本多晶硅提纯及太阳能电池的研发与产业化”研究中，他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，研制出光电转换效率超过11%的太阳能电池。这两项技术突破了长期制约我国光伏产业发展的瓶颈，产生了良好的经济效益和社会效益。

陈朝在半导体光电材料和器件领域的成就，远不止上面罗列的这些。他所负责的“863”计划和国家自然科学基金“激光诱导下的GaN P-型掺杂和P-型欧姆接触”项目，达到GaN空穴浓度超过5x1018cm-3以及GaN的P-型欧姆接触比接触电阻低2.5x10-4Ωcm2的良好效果，并获得两项发明专利。该项目属国际首创，处于国内最好的水平。陈朝说，目前该方法已经用于GaN蓝色和白光LED芯片的制备，不仅提高发光效率和器件的可靠性，还降低工作电压和热阻并延长了器件的工作寿命，经济效益良好。

此外，受厦门三优公司委托，陈朝研制的在650mm波长光照下，光响应度达0.4A/W的硅光电探测器，获得实用新型专利并申请了国家发明专利；在与深圳纳诺材料研究所的合作中，陈朝较系统地探索了类金刚石薄膜的掺杂和半导体光电性质，首次成功研制出类金刚石薄膜MSM结构的紫光和紫光电探测器，且自主设计和委托加工、封装研发了用于CD机上的单片集成光电探测放大器，填补了国内空白。

自投身科研以来，陈朝的日程被安排得满满当当，要找出一点空闲着实不容易。他放弃了清闲的日子，用几十年的辛劳耕耘换来了硕果等身，不仅在半导体光电材料和器件领域取得成绩，在光纤通信和有线电视领域也同样成就卓越。

1999年12月，由陈朝负责的“10Mbps、100Mbps光线收发器”项目，顺利通过福建省科技厅组织的成果鉴定，专家意见一致认为：“本成果在协议芯片的功能开发、防止高频信号相互耦合和实现光电接口等方面的设计上，具有创新性和先进性，项目技术已达国际同类产品先进水平，性价比优于国际同类产品，有较强的市场竞争力。”同时，该项目还荣获厦门市2000年科技进步三等奖、福建省2001年科技进步奖二等奖以及2项发明专利、2项实用新型专利和第十四届全国发明展览会银奖。

陈朝说，由于自己一直从事半导体光电器件的研究，所以进入光通信领域对他来说是很自然的事情，而他在光通信领域为人所称道的，是他在科研成果转化方面的贡献。据悉由他负责开发的“10Mbps、100Mbps光纤收发器”、“三端口高性价比普及型有线电视光接收机”和“用于有线电视网络的双向工作站”等成果现已全部转让给企业进行批量生产，取得了良好的经济效益。

为了实现高速、宽带、低成本的全光网络通信，突破最后一公里瓶颈，真正实现光纤到户（FTTH），近年来他致力于塑料光纤通信的新领域研发。他说：“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20Mpbs高速宽带低成本上网。”此外，陈朝不仅在国内首次研制出用于密集波分复用的石英小球卫星谐振腔光纤分叉器，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奠定了坚实基础。

忙碌的人们总是希望能够“偷得浮生半日闲”，但这对陈朝来说却有点遥不可及，“忙”似乎已经成了他的常态。承担14项国家及省部级科研项目、发表200余篇专业论文、5年内申请12项专利、完成5项成果转化……这些纸张承载不完的成果就是忙碌的工作给陈朝最好的回报。我们相信，尽管忙碌，可热爱科研的陈朝一定乐在其中。

陈朝，厦门大学物理与机电工程学院、能源研究院教授，厦门大学凝聚态物理、微电子与固体电子学、光伏工程专业博士生导师，2003年10月退休并原职返聘至今，兼任厦门市老科技工作者协会光电委员会主任、全国冶金法多晶硅产业创新联盟学术委员会副主任、福建省和厦门市政府科技顾问、厦门大学留学生同学会常务理事；主持和负责过国家自然科学基金项目、国家教委重点项目、国家科委国际合作项目、福建省科委国际合作项目、福建省自然科学基金项目等多项科研任务。

来源：《科技创新与品牌》2011年11期

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