藍(lán)光LED是這樣被發(fā)明并量產(chǎn)的
通電后發(fā)出藍(lán)色光的半導(dǎo)體將成為終極照明。獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的日本名城大學(xué)教授赤崎勇、名古屋大學(xué)教授天野浩以及美國(guó)加利福尼亞大學(xué)教授中村修二所開發(fā)的藍(lán)色發(fā)光二極管(LED)打開了顛覆以往概念的“光的新世界”,創(chuàng)造了節(jié)能且長(zhǎng)壽命的照明及顯示器等新產(chǎn)業(yè)。
本文引用地址:http://www.butianyuan.cn/article/263688.htm“閃耀的光是藍(lán)色!激動(dòng)地手都抖了”,,赤崎在回顧約25年前藍(lán)色LED第一次發(fā)光的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景時(shí)這樣說(shuō)。
當(dāng)時(shí),LED已有紅色和綠色。雖然很快就實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化,但在只有三者都備齊才可實(shí)現(xiàn)白色光的三原色光中,還剩下藍(lán)色無(wú)法實(shí)現(xiàn)。全球的研究人員都在競(jìng)相開發(fā)。
當(dāng)時(shí),作為能發(fā)出藍(lán)色光的物質(zhì),受到研究人員關(guān)注的是氮化鎵、碳化矽和硒化鋅等3種。其中,已實(shí)現(xiàn)藍(lán)色LED的氮化鎵質(zhì)地極為堅(jiān)硬,熔點(diǎn)溫度在攝氏2500度以上,很難進(jìn)行加工。而為了獲得真正的藍(lán)色LED,需要制造出高品質(zhì)的半導(dǎo)體結(jié)晶,當(dāng)時(shí)這在技術(shù)層面非常困難,甚至被認(rèn)為“20世紀(jì)內(nèi)不可能完成開發(fā)”。氮化鎵曾被認(rèn)為不會(huì)有未來(lái),全世界的研究人員相繼停止了研究。
與此相反,當(dāng)時(shí)就職于松下電器產(chǎn)業(yè)(現(xiàn)為松下)的赤崎雖然遭到周圍的反對(duì),但仍然堅(jiān)持認(rèn)為氮化鎵的難以加工反而蘊(yùn)含了實(shí)現(xiàn)藍(lán)色LED的可能性,并堅(jiān)持推進(jìn)開發(fā)工作。后來(lái)赤崎從公司辭職,擔(dān)任名古屋大學(xué)教授,攜手此前就在大學(xué)任教的天野,向制造純凈結(jié)晶發(fā)起了挑戰(zhàn)。
“基于氮化鎵的藍(lán)色LED”這項(xiàng)研究在國(guó)際學(xué)會(huì)上發(fā)表,但反響并不熱烈。盡管如此,仍然住在研究室不斷進(jìn)行試驗(yàn)。為了制造純凈結(jié)晶,想出來(lái)一個(gè)方法——即噴上低溫鋁,然后在之上噴涂氮化鎵,但由于未找到最佳條件,經(jīng)歷了多次失敗。
有一天,電爐的加熱姿態(tài)偶然有點(diǎn)不好,在溫度沒(méi)有提高的狀態(tài)下試著使用,結(jié)果偶然形成了品質(zhì)優(yōu)良的結(jié)晶。通過(guò)不斷尋找最佳條件,1985年開始有能力穩(wěn)定地制造出純凈結(jié)晶。
在那4年后,加入了鎂,在世界范圍內(nèi)首次制造出了LED不可或缺的氮化鎵結(jié)晶。這是努力型的赤崎與試驗(yàn)?zāi)芰ψ吭降奶煲褒R心協(xié)力取得的成果。
另一方面,為基于氮化鎵的藍(lán)色LED的量產(chǎn)開辟出道路的則是中村。
在制造高品質(zhì)結(jié)晶非常困難的背景下,中村找到了根據(jù)在學(xué)會(huì)上看到的其他結(jié)晶裝置思考出來(lái)的“TsufuroMOCVD方式”,這一技術(shù)使得純凈結(jié)晶的量產(chǎn)成為了可能。1991年發(fā)布了成果。從上方噴入不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體,然是施加壓力,使在橫方向流動(dòng)的原料氣體固定到基板上,最后成功制造出了缺陷很少的結(jié)晶。隨著量產(chǎn)技術(shù)的確立,實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的道路隨之?dāng)U大。
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