蓝光LED是这样被发明并量产的

2014-10-10 12:54:17来源: 日经中文网
   通电后发出蓝色光的半导体将成为终极照明。获得诺贝尔物理学奖的日本名城大学教授赤崎勇、名古屋大学教授天野浩以及美国加利福尼亚大学教授中村修二所开发的蓝色发光二极管(LED)打开了颠覆以往概念的“光的新世界”,创造了节能且长寿命的照明及显示器等新产业。


          “闪耀的光是蓝色!激动地手都抖了”,,赤崎在回顾约25年前蓝色LED第一次发光的实验场景时这样说。

       当时,LED已有红色和绿色。虽然很快就实现了实用化,但在只有三者都备齐才可实现白色光的三原色光中,还剩下蓝色无法实现。全球的研究人员都在竞相开发。

  当时,作为能发出蓝色光的物质,受到研究人员关注的是氮化镓、碳化矽和硒化锌等3种。其中,已实现蓝色LED的氮化镓质地极为坚硬,熔点温度在摄氏2500度以上,很难进行加工。而为了获得真正的蓝色LED,需要制造出高品质的半导体结晶,当时这在技术层面非常困难,甚至被认为“20世纪内不可能完成开发”。氮化镓曾被认为不会有未来,全世界的研究人员相继停止了研究。

  与此相反,当时就职于松下电器产业(现为松下)的赤崎虽然遭到周围的反对,但仍然坚持认为氮化镓的难以加工反而蕴含了实现蓝色LED的可能性,并坚持推进开发工作。后来赤崎从公司辞职,担任名古屋大学教授,携手此前就在大学任教的天野,向制造纯净结晶发起了挑战。

  “基于氮化镓的蓝色LED”这项研究在国际学会上发表,但反响并不热烈。尽管如此,仍然住在研究室不断进行试验。为了制造纯净结晶,想出来一个方法——即喷上低温铝,然后在之上喷涂氮化镓,但由于未找到最佳条件,经历了多次失败。

  有一天,电炉的加热姿态偶然有点不好,在温度没有提高的状态下试着使用,结果偶然形成了品质优良的结晶。通过不断寻找最佳条件,1985年开始有能力稳定地制造出纯净结晶。

  在那4年后,加入了镁,在世界范围内首次制造出了LED不可或缺的氮化镓结晶。这是努力型的赤崎与试验能力卓越的天野齐心协力取得的成果。

  另一方面,为基于氮化镓的蓝色LED的量产开辟出道路的则是中村。

  在制造高品质结晶非常困难的背景下,中村找到了根据在学会上看到的其他结晶装置思考出来的“Tsufuro MOCVD方式”,这一技术使得纯净结晶的量产成为了可能。1991年发布了成果。从上方喷入不发生化学反应的气体,然是施加压力,使在横方向流动的原料气体固定到基板上,最后成功制造出了缺陷很少的结晶。随着量产技术的确立,实现工业应用的道路随之扩大。

关键字:蓝光LED

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2014/1010/article_37499.html
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