|
诺贝尔物理奖得主中村修二，日前受邀至台大演讲，分享自己研发高亮度蓝色发光二极体(LED)技术历程，以及接下来固态照明技术的关键发展趋势。LED大厂晶电、隆达、亿光与台达电也到场参与，现场座无虚席。而中村幽默风趣的演讲，获得在场观众热烈回响。
中村谈到1980年代末着手研究蓝色LED时，在材料选择上遇到了极大挑战。当时可能实现蓝色LED的材料主要有两种，分别是硒化锌(ZincSelenide，ZnSe)与氮化镓(GalliumNitride，GaN)。
在不看好声浪下，坚持与众不同
在那个年代，GaN材料几乎没什么人看好，因为GaN与蓝宝石基板晶格不匹配，使晶体结构缺陷密度达1x109cm-2以上，品质远远不及ZnSe，也因此有多达99%研究员，都选择以ZnSe做为实现蓝光LED这块拼图的研究材料，相关研究论文更是多不胜数。
只不过中村偏偏反其道而行，坚持跟别人走不一样的路，选择仅有1%人关注的冷门材料GaN。中村那看似不可能成功的决定，改变了往后的人生，正如同他在个人著作《我的思考，我的光》中所说，“就像我和蓝色发光二极体奇妙的相遇一般，每个人的人生中都会有不可思议的相遇”。
为了改善GaN与蓝宝石基板之间晶格不匹配的问题，中村以GaN为材料在蓝宝石基板上制作缓冲层(BufferLayer)，并为此改造出双气流(Two-Flow)有机金属化学气相沉积(MOCVD)设备，大幅提升磊晶品质，也为实现高亮度蓝色LED奠定了基础。
在双气流MOCVD辅助下，中村以热退火(ThermalAnnealing)制程，有效实现p型层GaN;后来，又成功生长出实现高亮度蓝色LED的关键材料氮化铟镓(IndiumGalliumNitride，InGaN)，并以InGaN做为p型层GaN与n型层GaN之间的发光层，达成双异质接面结构(DoubleHeterostructure)，改善原本p-n同质接面(Homojunction)的LED发光效率，实现高亮度蓝色LED。
InGaN对产生高亮度蓝色LED、蓝色半导体激光及蓝紫色半导体激光，都是不可或缺的要角，中村也因此称之为“神奇材料”，但诺贝尔奖在授奖说明中对InGaN贡献只字未提，也让中村不只一次表达心中的遗憾。
至于接下来固态照明技术趋势，除了利用“GaNonGaN”技术制造紫色LED，继而产生发光一致、更纯净均匀的白光外，中村也指出激光照明将会是产业发展关键。相较于LED，激光二极体能够实现更高效率照明，中村认为LED在不久的将来会相当有市场。
中村不受传统框架束缚、勇于挑战，执着且不轻言放弃的个性，让他在遭遇无数失败下仍然奋力前行，这些历程都为后来的成功奠定基石，也获致今日的成就，为人类生活做出极大贡献，影响深远。
|
收藏
打印
