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蓝光LED带来怎样的变革?

2014-10-10 00:34
Timeless落尘
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  10月7号公布的诺贝尔官方网站消息,赤崎勇、天野浩和中村修二因发明“高亮度蓝色发光二极管”获得2014年诺贝尔物理学奖。

  发光二极管,也就是我们常说的LED。对于LED灯具,我们现在都已经习以为常。但是LED的出现,却在巨大地改变着我们的生活。诺贝尔奖评选委员会在声明中说“高亮度蓝色发光二极管”带来明亮、节能的白色光源。

  仅仅明亮和节能并不能全部说出这项发明的意义。接下来我们要通过一段录音帮助您更好的认识LED。

  高亮度蓝色发光二极管的出现,使得20世纪90年代中期,出现了超过人类身高的超大屏幕全彩显示器,2000年前后又为手机屏幕彩色化做出贡献,蓝色发光二极管技术还成为了开发蓝色激光器的基础,及时优化使得录制高清节目的蓝光成为现实,蓝色LED通过与红色和绿色LED组合,就可以制造出这种颜色,接踵而二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。

  全球的电能消耗中有2到3成用于照明,而新的LED灯具,耗电量只有普通灯泡的十分之一,而寿命却是传统灯具的10倍甚至是百倍,所以,蓝光LED的发明所带来的LED技术的大发展,给全世界节省了大量的资源,也极大地减少了材料的消耗。同时,LED的发展,也给相关的技术提供了新的发展空间。

  蓝光LED的问世,不是一夕之间的成果。发光二极管的历史最早可以追溯到上世纪60年代,到了上世纪70年代,人们就能制造出红、橙、黄、绿、翠绿等多种颜色的LED,但直到1993年,人们才看到了发蓝光的LED。这是众多科学技术逐步成熟的焕发出的光彩。

  笔者采访了中科院苏州纳米所所长杨辉,他介绍,蓝光LED研发取得突破的关键,是科学家们找到了氮化镓这种具有较大禁带宽度的半导体,它是微波功率晶体管的优良材料。

  笔者:为什么蓝光LED的发明要远远晚于其他颜色LED呢?

  杨辉:蓝光LED用的材料非常特殊,它自然界没有,而且合成非常困难,其实这种材料叫氮化镓,它是在1932年就发现了。到了六十年代,随着红光的砷化镓等材料做的激光器的发展大家也开始研究,因为难度非常大,七十年代八十年代其实都很冷,但是日本人就比较坚持,它到了1989年,发现了大面积制备高质量材料的方法,偶然发现了P型材料,因为这两个是一个核心问题,一个是材料质量,一个是P型掺杂,他们偶然发现了P型掺杂,他用电子显微镜来看的时候,发现实现了P型,他们给起了好的名字低能电子辐照掺杂实现了P型材料问题的解决,后来中村修二他发明了更好的,更商业化的大面积制备的方法,和P型掺杂的方法,它解决了一个科学问题,使这个LED迅速发展起来。

  笔者:蓝光LED所带来的LED材料的大发展,会给整个的社会生活、工业制造还有科学研究会带来怎样的变革呢?

  杨红:氮化镓材料可以称为第三代半导体材料,宽禁带材料,所以它带来的变化非常大,氮化镓LED是把过去灯泡、灯管等等的这种真空的器件变成固体的半导体,那么它的寿命、可靠性等等都大幅度的提高,氮化镓还有很强的导电性能,它做的大功率的器件,将来在电的控制、微波器件等等现在很多地用的电动车,雷达用这种材料都可以大幅度提高它的性能。

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