上世紀50年代末,紅色發(fā)光二極管(LED)問世。想要用LED來照明,必須發(fā)明藍光LED。因為必須得有紅、綠、藍三原色,才能組成白光,但是藍光LED遲遲造不出來。上世紀70年代初,世界掀起氮化鎵的研究熱潮,而利用它開發(fā)出藍光二極管被認為是一個大膽設(shè)想。經(jīng)歷了10年左右的嘗試和失敗,大多數(shù)科學家都放棄了。
赤崎勇、天野浩
研究奠定藍光LED的物理基礎(chǔ)
1973年,當時在松下電器公司東京研究所的赤崎勇最早開始了藍光LED的研究。他1929年出生于日本,1964年于日本名古屋大學獲博士學位。他曾在松下電器產(chǎn)業(yè)公司從事科研工作,現(xiàn)為日本名城大學教授、名古屋大學特聘教授。1982年,22歲的天野浩作為一名本科生加入赤崎勇教授的研究小組,在名古屋大學合作進行了藍光發(fā)光二極管中使用材料的基礎(chǔ)性研發(fā)。
LED同其他半導(dǎo)體一樣,在外加電壓下,電子突破薄薄一層屏障,從富余極跳躍到空缺極,激發(fā)出光子,把電能轉(zhuǎn)化成光能。藍光的光子能量更高。需要在“摻雜”(這樣半導(dǎo)體才能分成正負兩極)中使用前所未知的辦法,才能賦予半導(dǎo)體“更大的活力”。
“有一次天野浩他們發(fā)現(xiàn),用電子顯微鏡掃描時,氮化鎵晶體發(fā)光更強,從而知道電鏡射出的電子流,可以激活氮化鎵。他們實驗室1992年得到了重大成果。”中科院半導(dǎo)體所研究員李晉閔說。這一成果最終為利用氮化鎵材料制造藍光二極管奠定了物理基礎(chǔ)。
中村修二
實用化研究引發(fā)照明技術(shù)革新
藍光LED加熒光粉產(chǎn)生白光,作為半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ),是中村修二發(fā)明的。他當時任職于一家名不見經(jīng)傳的日亞化學工業(yè)公司,他的實用化研究突破了半導(dǎo)體摻雜的瓶頸,讓該公司于1993年首次推出LED照明成品,將這一技術(shù)產(chǎn)業(yè)化,從而引發(fā)了照明技術(shù)革新。他也因此被譽為“藍光之父”。他1954年生于日本伊方町,1994年從日本徳島大學獲得博士學位,自2000年以來供職于美國加利福尼亞大學圣巴巴拉分校,現(xiàn)為美國國籍。
1993年,中村開發(fā)出藍光高亮度發(fā)光二極管,由日亞公司申請獲得了專利。同年12月,日亞公司開始生產(chǎn)藍光二極管的照明成品,獲得了巨大利潤。當時這項研發(fā)經(jīng)費大約只有100萬日元,不到10萬元人民幣,現(xiàn)在日亞化學已經(jīng)是LED領(lǐng)域最牛的公司,還是鋰電池正極材料全球第一的企業(yè)。