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點亮未來世界 發(fā)光二極管為何能得諾貝爾獎?

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2017-10-09 作者: 來源:中關(guān)村在線 瀏覽量: 網(wǎng)友評論: 0
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摘要: 在2014年,2014年諾貝爾物理學(xué)獎揭曉,日本及美國三位科學(xué)家赤崎勇(IsamuAkasaki)、天野浩(HiroshiAmano)和中村修二(ShujiNakamur)獲獎。獲獎理由是“發(fā)明了高效藍(lán)光二極管,帶來了明亮而節(jié)能的白色光源”。

  在1965年推出的商用的紅色LED,價格大約是45美元。但是早期的LED發(fā)光效率很低,只是能發(fā)光而已,還不如同時期的白熾燈泡,每瓦的發(fā)光只有0.1流明,而當(dāng)時白熾燈的水平是每瓦15流明。

  GeorgeCraford發(fā)明了黃色LED

  到了1972年,何倫亞克的學(xué)生喬治克拉夫德才發(fā)明了黃色光的LED,并且改進(jìn)了二極管的發(fā)光效率。1976年T.P.Pearsall發(fā)明了適合光纖傳輸?shù)奶厥獍l(fā)光二極管,具有高亮度、高效率的特性。

  關(guān)鍵的藍(lán)光二極管

  紅色和綠色二極管都很快的發(fā)現(xiàn),但是要組成白光,作為三原色,藍(lán)光二極管的發(fā)現(xiàn)一只困難重重。傳統(tǒng)的磷砷化鎵之類的方法無法實現(xiàn)。

  1968年的Marusaka

  最早的實驗室里的藍(lán)色光LED

  早期的藍(lán)光LED專利

  1972年,斯坦福大學(xué)由材料科學(xué)與工程博士生HerbMaruska和WallyRhines使用鎂摻雜氮化鎵制造出的第一個藍(lán)紫色LED。當(dāng)時,Maruska在RCA實驗室休假時與JacquesPankove進(jìn)行了有關(guān)工作。在1971年,Maruska離開RCA去斯坦福大學(xué)后的一年,他的RCA同事Pankove和EdMiller展示了鋅摻雜氮化鎵的第一個藍(lán)色電致發(fā)光設(shè)備,隨后的Pankove和Miller推出一連串成果,制造出第一個實際的氮化鎵發(fā)光二極管發(fā)射綠色光。1974年,美國專利局授予Maruska,Rhines和Stanford教授DavidStevenson1972年的專利(美國專利US3819974A),今天,氮化鎵的鎂摻雜仍然是所有商業(yè)藍(lán)色LED和激光二極管的基礎(chǔ)。在20世紀(jì)70年代初,這些器件對于實際使用來說太暗,并且對氮化鎵器件的研究放緩。1989年8月,Cree推出了基于間接帶隙半導(dǎo)體碳化硅(SiC)的首款商用藍(lán)色LED。Cree的碳化硅LED具有非常低的效率,不超過約0.03%,但是在可見光光譜的藍(lán)色部分發(fā)射。

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