以氮化鎵（GaN）、氮化鋁為代表的第三代半導(dǎo)體材料（下稱“III-V族氮化物材料”）近年來成為半導(dǎo)體新寵。III-V族氮化物材料是一種直接帶隙材料，具有禁帶寬度寬、化學穩(wěn)定性強、擊穿電場高以及熱導(dǎo)率高等優(yōu)點，在高效發(fā)光器件以及功率電子器件等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，近年來已成為一大研究熱點。

　　目前幾乎所有的氮化鎵基激光器均是利用昂貴的自支撐氮化鎵襯底進行制備，限制了其應(yīng)用范圍。在硅襯底上制備InGaN（氮化銦鎵）基激光器，將有效降低其生產(chǎn)成本，從而進一步推廣其應(yīng)用。基于硅襯底具有良好的穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性，且具有原材料成本低廉、晶圓尺寸大等優(yōu)點，在硅上制備氮化鎵成為業(yè)界的追求。但由于氮化鎵材料與硅襯底之間存在著巨大的晶格常數(shù)失配和熱膨脹系數(shù)失配，直接在硅襯底上生長氮化鎵材料會導(dǎo)致氮化鎵薄膜位錯密度高并且容易產(chǎn)生裂紋。

　　此前，晶能光電孫錢等人大膽創(chuàng)新并利用多層AlGaN（氮化鋁鎵）緩沖層技術(shù)，利用高溫外延生長時建立起來的壓應(yīng)力抵消降溫過程中應(yīng)熱膨脹系數(shù)的差異而引起的張應(yīng)力，從而避免了氮化鎵薄膜中龜裂的產(chǎn)生，實現(xiàn)了在硅襯底上生長出高質(zhì)量無裂紋的氮化鎵。其參與的“硅襯底高光效GaN基藍色發(fā)光二極管”項目（簡稱“硅襯底項目”）獲得2015年國家技術(shù)發(fā)明一等獎。彼時，有業(yè)內(nèi)人士接受采訪時表示，硅基氮化鎵在硅光子、傳感器、功率器件、RF射頻等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用需求。

　　楊輝領(lǐng)導(dǎo)的III族氮化物半導(dǎo)體材料與器件研究團隊，采用AlN/AlGaN緩沖層結(jié)構(gòu)，有效降低位錯密度的同時，成功抑制了因硅與GaN材料之間熱膨脹系數(shù)失配而常常引起的裂紋，在硅襯底上成功生長了厚度達到6微米左右的InGaN基激光器結(jié)構(gòu)，并通過器件工藝，成功實現(xiàn)了世界上首個室溫連續(xù)電注入條件下激射的硅襯底InGaN基激光器，激射波長為413nm，閾值電流密度為4.7 kA/cm2。