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藍光LED是這樣被發(fā)明并量產(chǎn)的

作者: 時間:2014-10-09 來源:慧聰電子網(wǎng) 收藏

  通電后發(fā)出藍色光的半導(dǎo)體將成為終極照明。獲得諾貝爾物理學(xué)獎的日本名城大學(xué)教授赤崎勇、名古屋大學(xué)教授天野浩以及美國加利福尼亞大學(xué)教授中村修二所開發(fā)的藍色發(fā)光二極管()打開了顛覆以往概念的“光的新世界”,創(chuàng)造了節(jié)能且長壽命的照明及顯示器等新產(chǎn)業(yè)。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/263688.htm

  “閃耀的光是藍色!激動地手都抖了”,,赤崎在回顧約25年前藍色第一次發(fā)光的實驗場景時這樣說。

  當(dāng)時,已有紅色和綠色。雖然很快就實現(xiàn)了實用化,但在只有三者都備齊才可實現(xiàn)白色光的三原色光中,還剩下藍色無法實現(xiàn)。全球的研究人員都在競相開發(fā)。

  當(dāng)時,作為能發(fā)出藍色光的物質(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,已實現(xiàn)藍色LED的氮化鎵質(zhì)地極為堅硬,熔點溫度在攝氏2500度以上,很難進行加工。而為了獲得真正的藍色LED,需要制造出高品質(zhì)的半導(dǎo)體結(jié)晶,當(dāng)時這在技術(shù)層面非常困難,甚至被認為“20世紀內(nèi)不可能完成開發(fā)”。氮化鎵曾被認為不會有未來,全世界的研究人員相繼停止了研究。

  與此相反,當(dāng)時就職于松下電器產(chǎn)業(yè)(現(xiàn)為松下)的赤崎雖然遭到周圍的反對,但仍然堅持認為氮化鎵的難以加工反而蘊含了實現(xiàn)藍色LED的可能性,并堅持推進開發(fā)工作。后來赤崎從公司辭職,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)。

  “基于氮化鎵的藍色LED”這項研究在國際學(xué)會上發(fā)表,但反響并不熱烈。盡管如此,仍然住在研究室不斷進行試驗。為了制造純凈結(jié)晶,想出來一個方法——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)偶然有點不好,在溫度沒有提高的狀態(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?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)會上看到的其他結(jié)晶裝置思考出來的“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,實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的道路隨之?dāng)U大。

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