中村修二:激光技術也將發生重大變革
摘要: 2014年榮獲諾貝爾物理學獎的美國加州大學圣塔巴巴拉分校(UCSB)教授中村修二日前接受了本站記者的采訪。從藍色LED實用化的過程和現在的研究主題,再到中村成立的風險企業,以及從企業經營中感受到的風險企業在日美兩國的環境差異等,話題涉及很多方面。本文將以中村介紹的研究主題為中心,介紹此次采訪的概要。
LED的性能提高總會遇到極限,一個代表性的瓶頸就是“光效下降現象”。這是指提高電流密度后,發光效率下降的現象。因為這是物理性質導致的問題,所以解決起來非常困難。但半導體激光器沒有光效下降現象。而且,只要開始振蕩,(理論上)效率可以達到100%。
出于上述理由,我們正在以“效率接近100%的發光體”為目標,開發新型半導體激光器。為此還在去年(2013年)新成立了一家風險企業。雖然企業的名稱和具體成果還不能詳談,但現在這家企業正在制作會令外界大吃一驚的激光器。估計在不久的將來,該領域將會產生重大變革。
用途方面,估計首先將是激光投影儀。使用這種產品可以在地面、天花板等所有位置投射影像。如果制作出輸出功率高的激光器,那么在明亮的房間里也能看清影像,而且還能以低成本實現大屏幕。激光投影儀能夠以30~50萬日元的成本實現100英寸的觀看尺寸。而液晶電視估計需要200萬~300萬日元。
除此之外,激光器還有其他用途,比如說照明領域。寶馬i8的前燈就配備了激光器。
使用紫色LED,讓白襯衫顯得更白
當然,LED也在進步。例如,我們正在開發的紫色LED與熒光材料組合而成的白色LED,其特點就是發光中含有紫外光。
普通的由藍色LED和熒光材料組成的白色LED不含紫外線。因此,與含有陽光和紫外線的其他光源相比,呈現出的色彩有時會存在差別。例如白襯衫。一般的白襯衫都含有熒光物質,這種物質的作用是突出白色。但在過去的LED照明下看這樣的白襯衫,因為光源中不含紫外線,光線與熒光材料不發生反應,因此襯衫會顯得發黃。使用紫色LED的白色LED已經由(中村等人成立的)風險企業Soraa公司投產。藍色LED一般是在藍寶石基板上制作,而我們的紫色LED是在GaN基板上制作。
制作大尺寸晶體
我們還在研究制作(以GaN基板為基底的)GaN大晶體(體晶)。通過利用名為“氨熱法”的液相法制作大型GaN晶體,在晶體上切割出GaN基板,理論上可以大幅降低基板的成本。而且還有望制作出沒有晶體缺陷的“無轉位”GaN晶體。
目前,因為晶體的生長速度緩慢,因此這種方法的成本比現有方法(HVPE法)還要高。這就要首先利用氨熱法制作出GaN基板所需的高品質籽晶,然后再利用HVPE法,使晶體在籽晶上生長。但將來,估計氨熱法的制造速度估計會加快。屆時,使用由這種方法制作的GaN大晶體將能夠制作出GaN基板。
在憑借藍色LED獲得諾貝爾獎之后,藍色LED的材料GaN受到的關注也與日俱增。GaN不僅是LED和激光器等發光元件的材料,還有望成為功率器件的材料。在幾年前,盡管我們提出過“成立GaN功率器件方面的風險企業”,但完全沒有得到投資者的支持。而最近,投資者對此表現出了濃厚的興趣。
年輕的時候,我不分工作日還是周末,每天都在為這些研究進行實驗。但最近已經幾乎不再進入現場做實驗。絕大多數實驗都交給了學生和研究員。我的職責是指明研究的“方向性”。這一點其實非常重要。因為研究一旦搞錯方向,所有的辛苦都將付諸東流。
獲得資金必不可少的三個重點
除了大學的工作,我還在參與創辦風險企業。創辦企業時最辛苦的要數籌措資金。真的非常辛苦,甚至可以說我現在的主要工作就是籌措資金。說服投資者的要點大致有三個。首先,準備制作的產品在世界上絕無僅有;其次,市場非常大;最后,擁有優秀的人才。如果不能充分展示這三點,就爭取不到資金。
美國與日本相比,可以說孕育、培養風險企業的環境更為完善。舉例來說,在美國,只要與投資者談上1個小時左右,博得對方的認同,投資當場就能拍板。而在日本,最快也要幾個月。
不只是資金,人才也是如此。在美國,只要打個電話就能招攬到優秀人才。因為越是優秀的技術人員和研究者,就越希望加入風險企業。包括IPO在內,機會巨大也是一種吸引力。工作的回報當然是報酬,至少美國的技術人員是這樣認為的。這與職業棒球運動員的年薪一樣,估計沒有運動員會說“取得了好成績也不用漲年薪”。反言之,大家是為了提高年薪而努力,無論是棒球運動員還是技術人員都是如此。我覺得,個人的這種態度正是沖勁十足的風險企業不斷在美國誕生的秘密。
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