中村修二畅谈固态照明技术的关键发展趋势 -pg电子平台

诺贝尔物理奖得主中村修二，2015年9月3日受邀至台大演讲，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。

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（zinc selenide，znse）与氮化镓（gallium nitride，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1 x 109 cm-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》（考える力、やり抜く力  私の方法）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”。

实现高亮度蓝色led，ingan功不可没

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（buffer layer），并为此改造出双气流（two-flow）有机金属化学气相沉积（mocvd）装置，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（thermal annealing）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（indium gallium nitride，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（double heterostructure），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、蓝色半导体雷射及蓝紫色半导体雷射，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。

次世代照明趋势，聚焦gan on gan、ld技术

至于接下来固态照明技术趋势，除了利用“gan on gan”技术制造紫色 led，继而产生发光一致、更纯净均匀的白光外，中村也指出雷射照明将会是产业发展关键。相较于led，雷射二极体（laser diode，ld）能够实现更高效率照明，中村认为ld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。
     
来源：科技新报