眾所周知,紅藍綠是三原色,紅色、綠色發(fā)光二極管早在上世紀中葉已經(jīng)問世,但要把發(fā)光二極管用于照明,必須發(fā)明藍色發(fā)光二極管,因為有了紅、綠、藍三原色后,才能產(chǎn)生照亮世界的白色光源。
藍光LED研究有多難?
藍光LED的制備技術(shù)曾困擾了人類30多年。在20世紀70年代末期的時候,LED已經(jīng)出現(xiàn)了紅、橙、黃、綠、翠綠等顏色,并被用于機器儀器的顯示光源,但依然沒有藍光LED。
藍光LED的市場價值巨大,是當時世界性的攻關(guān)難題,從事藍光二極管的研究的學(xué)者當時也很多,但都因為無法在材料和器件制造工藝等一系列的技術(shù)問題上取得突破,不得不選擇放棄。世界上很多大公司和著名大學(xué)科研機構(gòu)也都在為半導(dǎo)體藍光光源薄膜材料的制備工藝頭痛不已,發(fā)明藍光LED在當時被認為幾乎是不可能的。
藍光LED在長達數(shù)十年的時間里未能面世,也被斷言“難以在20世紀實現(xiàn)”。
1973年,在松下電器公司東京研究所的赤崎勇開始了藍光LED的研究,向難倒了全球研究者的氮化鎵結(jié)晶制作發(fā)起了挑戰(zhàn)。
后來,赤崎勇和弟子天野浩在名古屋大學(xué)合作進行了藍光LED的基礎(chǔ)性研發(fā),經(jīng)過反復(fù)實驗,他們成功制成了氮化鎵結(jié)晶,并于1989年在全球首次實現(xiàn)了藍色LED。
如果說赤崎和天野讓氮化物的研究有了希望,那么中村就是這個領(lǐng)域的獨行俠和集大成者。
1993年,在日本日亞化學(xué)工業(yè)公司(Nichia)當技術(shù)員的中村修二經(jīng)過幾百次的實驗,在短短四年時間克服了兩個重大材料制備工藝難題(一個是高質(zhì)量氮化鎵薄膜的生長,另一個是氮化鎵空穴導(dǎo)電的調(diào)控),獨立研發(fā)出了大量生產(chǎn)氮化鎵晶體的技術(shù),并成功制成了高亮度藍色LED。
不久之后,人們在藍光LED的基礎(chǔ)上加入黃色熒光粉,就得到了白色光LED,利用這種熒光粉技術(shù)可以制造出任何顏色光的LED(如紫色光和粉紅色光)。藍光和白光LED的出現(xiàn)拓寬了LED的應(yīng)用領(lǐng)域,使全彩色LED顯示、LED照明等應(yīng)用成為可能。
由中村修二發(fā)明的氮化鎵發(fā)光二極管對人類的貢獻顯而易見,藍光二極管的產(chǎn)生,三元發(fā)光色才完備,才能使白光顯像成為可能,藍色LED的發(fā)明徹底革新了光源技術(shù)。
藍色LED的出現(xiàn)使節(jié)電的高亮度照明器材成為可能,極大改變了人們的生活。采用藍光LED技術(shù)的產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)進入了全世界的千家萬戶,它既存在于廣場大屏幕LED,也存在于你的相機、平板電腦、手機、電視機和電腦監(jiān)視設(shè)備里。
它為你照明,在全世界各地的辦公室和家庭,白色燈光照亮了屋子,而它們所耗費的能源則要比白熾燈和日關(guān)燈小得多。
另外,藍光LED出現(xiàn)后,可以通過磷激發(fā)出紅光和綠光,從而混合產(chǎn)生白光和其他各種顏色的光。或者與原有的紅光LED和綠光LED一起產(chǎn)生白光和其他各種顏色的光。藍光LED也有另外的應(yīng)用,比如,藍光光盤,從藍光LED發(fā)展出的紫外LED也可以高效凈化生活用水;光纖通信的傳輸效率得到提高;超長使用壽命和高電光轉(zhuǎn)換效率的全固態(tài)白光光源將極大促進綠色能源開發(fā)進程。
“藍光LED雖然聽上去并不是那么玄乎或者高大上,但卻是可以對人類社會產(chǎn)生很大影響的成果。”上海交通大學(xué)物理系教授季向東表示。
正如在頒獎詞中,諾貝爾獎委員會寫道:
白熾燈照亮20世紀,而LED燈將照亮21世紀。
文字摘自中華網(wǎng)