諾貝爾物理獎(jiǎng)得主中村修二，日前受邀至臺(tái)大演講，分享自己研發(fā)高亮度藍(lán)色發(fā)光二極體（LED）技術(shù)歷程，以及接下來固態(tài)照明技術(shù)的關(guān)鍵發(fā)展趨勢。LED大廠晶電、隆達(dá)、億光與臺(tái)達(dá)電也到場參與，現(xiàn)場座無虛席。而中村幽默風(fēng)趣的演講，獲得在場觀眾熱烈回響。
中村談到1980年代末著手研究藍(lán)色LED時(shí)，在材料選擇上遇到了極大挑戰(zhàn)。當(dāng)時(shí)可能實(shí)現(xiàn)藍(lán)色LED的材料主要有兩種，分別是硒化鋅（Zinc Selenide，ZnSe）與氮化鎵（Gallium Nitride，GaN）。
在不看好聲浪下，堅(jiān)持與眾不同
在那個(gè)年代，GaN材料幾乎沒什么人看好，因?yàn)镚aN與藍(lán)寶石基板晶格不匹配，使晶體結(jié)構(gòu)缺陷密度達(dá)1x109cm-2以上，品質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及ZnSe，也因此有多達(dá)99％研究員，都選擇以ZnSe做為實(shí)現(xiàn)藍(lán)光LED這塊拼圖的研究材料，相關(guān)研究論文更是多不勝數(shù)。
只不過中村偏偏反其道而行，堅(jiān)持跟別人走不一樣的路，選擇僅有1％人關(guān)注的冷門材料GaN。中村那看似不可能成功的決定，改變了往后的人生，正如同他在個(gè)人著作《我的思考，我的光》中所說，“就像我和藍(lán)色發(fā)光二極體奇妙的相遇一般，每個(gè)人的人生中都會(huì)有不可思議的相遇”。
為了改善GaN與藍(lán)寶石基板之間晶格不匹配的問題，中村以GaN為材料在藍(lán)寶石基板上制作緩沖層（BufferLayer），并為此改造出雙氣流（Two-Flow）有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積（MOCVD）設(shè)備，大幅提升磊晶品質(zhì)，也為實(shí)現(xiàn)高亮度藍(lán)色LED奠定了基礎(chǔ)。
在雙氣流MOCVD輔助下，中村以熱退火（ThermalAnnealing）制程，有效實(shí)現(xiàn)p型層GaN；后來，又成功生長出實(shí)現(xiàn)高亮度藍(lán)色LED的關(guān)鍵材料氮化銦鎵（IndiumGalliumNitride，InGaN），并以InGaN做為p型層GaN與n型層GaN之間的發(fā)光層，達(dá)成雙異質(zhì)接面結(jié)構(gòu)（Double Heterostructure），改善原本p-n同質(zhì)接面（Homojunction）的LED發(fā)光效率，實(shí)現(xiàn)高亮度藍(lán)色LED。
InGaN對(duì)產(chǎn)生高亮度藍(lán)色LED、藍(lán)色半導(dǎo)體激光及藍(lán)紫色半導(dǎo)體激光，都是不可或缺的要角，中村也因此稱之為“神奇材料”，但諾貝爾獎(jiǎng)在授獎(jiǎng)?wù)f明中對(duì)InGaN貢獻(xiàn)只字未提，也讓中村不只一次表達(dá)心中的遺憾。
至于接下來固態(tài)照明技術(shù)趨勢，除了利用“GaNonGaN”技術(shù)制造紫色LED，繼而產(chǎn)生發(fā)光一致、更純凈均勻的白光外，中村也指出激光照明將會(huì)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵。相較于LED，激光二極體能夠?qū)崿F(xiàn)更高效率照明，中村認(rèn)為LED在不久的將來會(huì)相當(dāng)有市場。
中村不受傳統(tǒng)框架束縛、勇于挑戰(zhàn)，執(zhí)著且不輕言放棄的個(gè)性，讓他在遭遇無數(shù)失敗下仍然奮力前行，這些歷程都為后來的成功奠定基石，也獲致今日的成就，為人類生活做出極大貢獻(xiàn)，影響深遠(yuǎn)。
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