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蓝色发光二极管


 2014年诺贝尔物理学奖揭晓。因发明“高亮度蓝色发光二极管”,日本科学家赤崎勇、天野浩和美籍日裔科学家中村修二共获殊荣。

发光二极管的英文简称是LED,对于这个词,大多数国内读者应不会生疏,因为LED灯已大量应用于我国室表里照明等领域,逐步取代白炽灯、荧光灯等传统照明设备,成为节能、环保、智能化照明的代表。

蓝色发光二极管日裔科学家获诺奖

蓝色发光二极管

正是由于蓝色发光二极管的发明为人类带来新“光明”,本年诺贝尔物理学奖授予了三位为LED照明起到奠基作用的科学家。

值得一提的是,中村修二与上海科研机构有着密切合作。作为国家半导体照明应用系统工程技术研究中心参谋、复旦大学兼职教授,他鞭策了LED在上海世博会的应用,并正在帮手上海科研团队研发半导体蓝色激光器,为新一代“激光电视”提供核心部件。

年仅“20岁”的发明

据国家半导体照明应用系统工程技术研究中心副主任杨卫桥介绍,红色、绿色发光二极管在上世纪中叶已经问世,但要把发光二极管用于照明,必需发明蓝色发光二极管,因为有了红、绿、蓝三原色后,才能产生照亮世界的白色光源。遗憾的是,蓝色发光二极管的制备技术困扰了人类30多年。

上世纪80年代,在日本名古屋大学工作的赤崎勇和天野浩选择氮化镓材料,向蓝色发光二极管这个世界难题倡议挑战。1986年,两人首次制成高质量的氮化镓晶体;1989年首次研发成功蓝光LED。

从1988年起,当时在日亚化学公司工作的中村修二也最先研发蓝光二极管。与两位日本同行一样,他选择的也是氮化镓材料,但在技术路线上并不不异。上世纪90年代初,中村修二也研制出了蓝色发光二极管。与名古屋大学团队比拟,他发明的技术更简单,成本也更低。

至此,将LED用于照明的最大技术障碍已被扫除,被誉为“人类历史上第四代照明”的LED灯呼之欲出。

按照诺奖评选委员会的说法,这项只有“20岁”的“年轻”发明之所以获奖,是因为这种用全新方式创造的白色光源已经“让我们所有人受益”。“他们的发明具有革命性,”声明说,“白炽灯点亮了20世纪,21世纪将由LED灯点亮。”

与白炽灯、荧光灯比拟,LED能耗更低,寿命更长,并且可实现智能化操控,是节能环保的“绿色照明”。因此进入市场后,呈现爆发式增长。国家半导体照明应用系统工程技术研究中心经理杨洁翔介绍,我国2010年的LED产值是700多亿元; 而到了2013年,全年产值猛增到5000多亿元。家庭、办公、道路等各种场所的照明以及绚烂的景不雅观灯光,这些市场“主力军”如今都是LED。“前几年谈到LED,我们需要对公众进行科普,现在家里装修,老苍生城市考虑买这种比传统节能灯更节能的灯具。”

蓝色发光二极管赤崎勇
蓝色发光二极管赤崎勇
蓝色发光二极管天野浩
蓝色发光二极管天野浩
蓝色发光二极管中村修二

获奖者结缘上海世博

我国LED财富成长的一个主要节点是2010年上海世博会。变幻莫测的夜间景不雅观灯、上海案例馆“沪上生态家”的室内照明,让各方游客对LED留下深刻印象。而这种新型光源之所以能在上海世博会上大规模应用,此次获奖的中村修二功不成没。

2008年,中村修二在上海被聘为国家半导体照明应用系统工程技术研究中心参谋、复旦大学兼职教授,最先了与上海科研机构的合作。杨卫桥回忆,上海世博会筹备期间,该中心向政府部门建言:在世博园区大规模应用LED。当时,LED在国内还是个新生事物,有关部门对它的可靠性有点担心。为了说服政府官员,中心找到“外援”中村修二。于是,中村教授保举了他的两个伴侣——日本LED财富促进会会长和日本爱知世博会灯光设计师,请他们一起去世博局“游说”。最终,世博局采纳了专家建议,使世博园区成为LED大放异彩的舞台。

如今,在半导体蓝色激光器、非极性LED领域,中村修二正与国家半导体照明应用系统工程技术研究中心开展合作。杨卫桥介绍,半导体蓝色激光器是“激光电视”的核心部件。作为新一代电视机,激光电视比液晶电视的色彩更逼真,清楚度更高,能耗也更低。从1998年起,中村修二最先研究蓝色激光器,是该领域的国际权威。与他合作可以使上海科研机构紧跟国际成长标的目的,尽快实现半导体蓝色激光器的财富化。

蓝色发光二极管

蓝色发光二极管

蓝色光波长较短,假如用于数字数据的写入,能够实现大容量化。中村继蓝色LED之后,开发了蓝色激光器的基础技术。蓝色激光器最先被用于蓝光光盘的数据写入,鞭策了大容量光盘的实现。

官方公布蓝色发光二极管的获奖理由

  三位获奖者在发现新型高效、环境友好型光源,即蓝色发光二极管(LED)方面做出巨大贡献。在蓝光LED的帮手下,白光可以以新的方式被创造出来。使用LED灯,我们可以拥有更加持久和更加高效的灯光代替本来的光源。

  20世纪90年代中期使得超过人类身高的超大屏幕全彩显示器成为可能,2000年前后又为手机屏幕彩色化做出贡献的,就是高亮度蓝色发光二极管。蓝色发光二极管技术还成为了开发蓝色激光器的基础,其实用化使得录制高清节目的蓝光成为现实。高亮度蓝色LED通过与红色和绿色LED组合便可制造出各种颜色,接踵而来的便是促生出取代白炽灯和荧光灯的新一代节能照明巨大市场。

  日本的企业及大学为开发高亮度蓝色LED做出了巨大贡献。在GaN LED的研究阶段,名古屋大学赤崎勇教授(现为名城大学特聘教授)和天野浩取得了超卓的成果。在之后的实用化及高亮度化阶段,日亚化学工业的中村修二(现为美国加州大学圣塔芭芭拉分校教授)阐扬了主要作用。

  蓝色发光二极管中村修二轶事

  对蓝色发光二极管的实用化做出突出贡献的中村修二,起初并未因此项发明从日亚公司得到任何报答,而日亚化学禁止员工颁发论文,所以中村修二在研究期间颁发论文都是背着公司偷偷在国外期刊上发布的,由于他在日本国内没有发布有影响力的论文,这导致中村修二从日亚辞职后,甚至找不到一家肯接收本身的企业或研究所。无奈之下,中村修二于2000年赴美国加州大学圣巴巴拉分校任职。

  日亚化学从中村修二的专利中获得了百亿美元的收益,并由此从一家名不见经传的小公司成长为行业巨头,中村修二为在2001年起诉日亚,最终法院裁定日亚向中村修二支付200亿日元(约1.82亿美元),所以,中村修二可能是有史以来最富有的诺奖得主了。

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