中村修二:为LEO屏幕“添彩”

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  “高亮度蓝色发光二极管”被称为2Q世纪的一项伟大发明。有了它,通过与红色和绿色LED组合,才可能出现全彩色LED屏幕,并产生能够取代白炽灯和荧光灯的新一代节能照明灯具。它的发明人就是日本科学家中村修二。
  
  第一个坏印象
  
  1979年,中村修二从日本德岛大学研究生院电子工程学专业毕业后,进入日亚化学工业公司。当时,这是一家没什么名气的地方公司。
  像今天许多刚刚毕业的大学生一样,中村修二当然也向往到东京或大阪这样的大都市,进入京瓷这样的大公司工作。实际上,他也去过总部位于京都的京瓷公司面试,并通过了严格的考试,但结果由于他有了孩子,不得不放弃了这个好机会。大学没读完就结婚生孩子,有了孩子就不顾事业发展。那时候,没人看得起这个胸无大志的年轻人。
  虽然早有心理准备,中村修二进入日亚化学工业公司后还是颇感意外。这家200人的化学公司里,到处充满刺鼻的硫化氢的气味,通俗点说,就是臭鸡蛋的味道。“这家公司怎么这么脏啊!”这就是日亚给中村修二留下的第一个坏印象,但绝非最后一个。
  
  成功无法得到肯定
  
  进入日亚化学工业公司后,中村修二被分到了开发课。一名课长带着两名开发人员和几个助手的小部门,办公场所是由带屋顶的停车场改造的,十分简陋。开发课题没有预算,无法购买相关设备,也买不起昂贵的部件。
  试验需要使用昂贵的石英管,用完就扔掉,但对于日亚化学工业公司来说却不能这样做。于是,中村的任务就是将切断的石英管重新焊接起来,进行再利用。就这样,中村修二开始日复一日没完没了地焊接石英管。“我进入公司难道就是为了当一个焊工吗?”中村修二不止一次地问自己。
  最让中村修二头疼的是爆炸事故频频发生。石英管进行高温加热,压力上升,只要焊接部位有小小的损伤,石英管就会破裂。每当巨大的声响传遍整个公司,员工们就会一边赶紧离开,一边调侃:“又是中村。”
  1983年,中村修二成功开发出了能够形成产品的GaAs多结晶技术。随后,GaAs单结晶的开发也完成了。
  对于这项研究,中村修二后来给自己打了100分。从制造装置到试验的每个环节,全部都是自己完成。但是成功并不意味着得到肯定。比自己后进入公司的人都一个个升迁了,自己却几年都是老样子,孤独的中村修二萌生去意。
  
  他成了“怪人”
  
  要制造蓝色发光二极管,必须从形成用于蓝色发光二极管的单晶膜着手。而实验方法有两种。一种叫做MBE法,一种叫做MOCVD法。中村毫不犹豫地选择了MOCVD法。原因很简单,MBE装置的价格高达数亿日元,公司根本不可能替他购置。
  为了学习技术,他提出去美国学习,出于对未来巨大市场的期待,公司同意了。虽然在美国一年收获不大,回来后,社长却对他另眼相看。公司分配给他两名助手,开始制造装置。所有投入加在一起,公司先后花费了数亿日元。
  好运开始降临到他头上,不过压力也随之而来。中村修二选择的是氮化镓(GaN)作为蓝色发光二极管的发光材料。从原理上来说,好几种材料都能实现蓝色发光功能。其中,氮化镓是最受人冷落的。但恰恰只因“其他人没有采用”,他便决定了他的选择。
  试验开始后,中村修二很快明白这种材料不受欢迎的原因——氮化镓成膜非常困难。制造氮化镓的原料气体——NH3具有腐蚀性,没有一种加热器既耐高温又耐腐蚀。因此,加热器很快就会被腐蚀,导致薄膜无法生长。中村修二为此很郁闷。
  早上来到公司,打开装置,加热器被烧坏:然后下午的工作便是改造和修理设备。中村修二早上第一个上班,下午6点下班。每天都在重复这种没有尽头的单调日子。
  中村修二的话变得越来越少,电话也不接,周围的人开始把他当成“怪人”。当初手下的两名新员工,其中一人因“根本看不到成功的希望”而辞职了。
  
  用自己的方法相信自己
  
  事情突然出现了转机。经过多次失败和不断摸索,中村修二终于制造出不会烧坏的加热器。在以后很多年里,避免加热器烧坏都是他的最高商业秘密。
  中村修二对改造装置有绝对信心。因为进入公司开发部门以后,所有装置都是自己制造的,焊接技术和配管技术成为他的两大特技。虽然周围的人都劝他,随意改造MOCVD装置很危险,但中村修二丝毫不退缩。
  1990年9月,终于迎来了GaN膜面世的时刻。评测表明,完全成功。GaN膜制成后,剩下的就是二极管了。
  让中村修二失望的消息却在此时从美国传来。美国3M公司已经成功实现了蓝绿色半导体激光器的振荡发光。中村修二一下子坠入无底深渊。
  好在这种让他坠入无底深渊的感觉并没有延续。突然有一天,他接到美国一个学会的邀请,请他去做演讲。在美国,中村第一次知道了美国人的半导体激光器寿命实际上还只有秒级,这让他一下子兴奋起来,他的发光二极管寿命已经超过1000个小时,他并没有输。
  带着巨大的失望去到美国,回来时却精神百倍。他决定:“绝不输给3M公司,要用6aN制造出半导体激光器!”要想制造半导体激光器,就等于要另起炉灶。公司反对是必然的。为了蓝色发光二极管的研究,日亚已投入了数以亿计的金额。终于等到了出头之日,谁有耐心等他再做看不到尽头的实验。
  既然如此,中村修二只好改变策略。表面满口答应,其实全然不顾公司的想法,把自己关在实验室里一门心思开始双异质结构研究。果然,新的生长实验在两三个月后有了眉目。双异质结构的6aN发光二极管终于试制成功了,但发出的光还是很喑。
  其中的原因,中村修二很清楚。主要是发光波长为紫外线,将其变成眼睛可见的蓝色光,只需在发光层中添加杂质即可。这样一来,所发光的波长从420nm跃升至450nm,人眼可见的亮度达到以前的4倍。之后,一切都顺理成章。通过进一步调整膜的生成条件,逐渐提高结晶性。亮度在一天天地不断提高。终于,1993年10月,蓝色发光二极管的亮度上升到最初的100倍,新的革命性的发明诞生了!
  在孤独中坚守了10年,中村修二终成正果。2006年,他荣获千禧技术奖,要知道,这可是技术界的“诺贝尔奖”。中村修二:为LEO屏幕“添彩”
  佳木
  “高亮度蓝色发光二极管”被称为2Q世纪的一项伟大发明。有了它,通过与红色和绿色LED组合,才可能出现全彩色LED屏幕,并产生能够取代白炽灯和荧光灯的新一代节能照明灯具。它的发明人就是日本科学家中村修二。
  
  第一个坏印象
  
  1979年,中村修二从日本德岛大学研究生院电子工程学专业毕业后,进入日亚化学工业公司。当时,这是一家没什么名气的地方公司。   像今天许多刚刚毕业的大学生一样,中村修二当然也向往到东京或大阪这样的大都市,进入京瓷这样的大公司工作。实际上,他也去过总部位于京都的京瓷公司面试,并通过了严格的考试,但结果由于他有了孩子,不得不放弃了这个好机会。大学没读完就结婚生孩子,有了孩子就不顾事业发展。那时候,没人看得起这个胸无大志的年轻人。
  虽然早有心理准备,中村修二进入日亚化学工业公司后还是颇感意外。这家200人的化学公司里,到处充满刺鼻的硫化氢的气味,通俗点说,就是臭鸡蛋的味道。“这家公司怎么这么脏啊!”这就是日亚给中村修二留下的第一个坏印象,但绝非最后一个。
  
  成功无法得到肯定
  
  进入日亚化学工业公司后,中村修二被分到了开发课。一名课长带着两名开发人员和几个助手的小部门,办公场所是由带屋顶的停车场改造的,十分简陋。开发课题没有预算,无法购买相关设备,也买不起昂贵的部件。
  试验需要使用昂贵的石英管,用完就扔掉,但对于日亚化学工业公司来说却不能这样做。于是,中村的任务就是将切断的石英管重新焊接起来,进行再利用。就这样,中村修二开始日复一日没完没了地焊接石英管。“我进入公司难道就是为了当一个焊工吗?”中村修二不止一次地问自己。
  最让中村修二头疼的是爆炸事故频频发生。石英管进行高温加热,压力上升,只要焊接部位有小小的损伤,石英管就会破裂。每当巨大的声响传遍整个公司,员工们就会一边赶紧离开,一边调侃:“又是中村。”
  1983年,中村修二成功开发出了能够形成产品的GaAs多结晶技术。随后,GaAs单结晶的开发也完成了。
  对于这项研究,中村修二后来给自己打了100分。从制造装置到试验的每个环节,全部都是自己完成。但是成功并不意味着得到肯定。比自己后进入公司的人都一个个升迁了,自己却几年都是老样子,孤独的中村修二萌生去意。
  
  他成了“怪人”
  
  要制造蓝色发光二极管,必须从形成用于蓝色发光二极管的单晶膜着手。而实验方法有两种。一种叫做MBE法,一种叫做MOCVD法。中村毫不犹豫地选择了MOCVD法。原因很简单,MBE装置的价格高达数亿日元,公司根本不可能替他购置。
  为了学习技术,他提出去美国学习,出于对未来巨大市场的期待,公司同意了。虽然在美国一年收获不大,回来后,社长却对他另眼相看。公司分配给他两名助手,开始制造装置。所有投入加在一起,公司先后花费了数亿日元。
  好运开始降临到他头上,不过压力也随之而来。中村修二选择的是氮化镓(GaN)作为蓝色发光二极管的发光材料。从原理上来说,好几种材料都能实现蓝色发光功能。其中,氮化镓是最受人冷落的。但恰恰只因“其他人没有采用”,他便决定了他的选择。
  试验开始后,中村修二很快明白这种材料不受欢迎的原因——氮化镓成膜非常困难。制造氮化镓的原料气体——NH3具有腐蚀性,没有一种加热器既耐高温又耐腐蚀。因此,加热器很快就会被腐蚀,导致薄膜无法生长。中村修二为此很郁闷。
  早上来到公司,打开装置,加热器被烧坏:然后下午的工作便是改造和修理设备。中村修二早上第一个上班,下午6点下班。每天都在重复这种没有尽头的单调日子。
  中村修二的话变得越来越少,电话也不接,周围的人开始把他当成“怪人”。当初手下的两名新员工,其中一人因“根本看不到成功的希望”而辞职了。
  
  用自己的方法相信自己
  
  事情突然出现了转机。经过多次失败和不断摸索,中村修二终于制造出不会烧坏的加热器。在以后很多年里,避免加热器烧坏都是他的最高商业秘密。
  中村修二对改造装置有绝对信心。因为进入公司开发部门以后,所有装置都是自己制造的,焊接技术和配管技术成为他的两大特技。虽然周围的人都劝他,随意改造MOCVD装置很危险,但中村修二丝毫不退缩。
  1990年9月,终于迎来了GaN膜面世的时刻。评测表明,完全成功。GaN膜制成后,剩下的就是二极管了。
  让中村修二失望的消息却在此时从美国传来。美国3M公司已经成功实现了蓝绿色半导体激光器的振荡发光。中村修二一下子坠入无底深渊。
  好在这种让他坠入无底深渊的感觉并没有延续。突然有一天,他接到美国一个学会的邀请,请他去做演讲。在美国,中村第一次知道了美国人的半导体激光器寿命实际上还只有秒级,这让他一下子兴奋起来,他的发光二极管寿命已经超过1000个小时,他并没有输。
  带着巨大的失望去到美国,回来时却精神百倍。他决定:“绝不输给3M公司,要用6aN制造出半导体激光器!”要想制造半导体激光器,就等于要另起炉灶。公司反对是必然的。为了蓝色发光二极管的研究,日亚已投入了数以亿计的金额。终于等到了出头之日,谁有耐心等他再做看不到尽头的实验。
  既然如此,中村修二只好改变策略。表面满口答应,其实全然不顾公司的想法,把自己关在实验室里一门心思开始双异质结构研究。果然,新的生长实验在两三个月后有了眉目。双异质结构的6aN发光二极管终于试制成功了,但发出的光还是很喑。
  其中的原因,中村修二很清楚。主要是发光波长为紫外线,将其变成眼睛可见的蓝色光,只需在发光层中添加杂质即可。这样一来,所发光的波长从420nm跃升至450nm,人眼可见的亮度达到以前的4倍。之后,一切都顺理成章。通过进一步调整膜的生成条件,逐渐提高结晶性。亮度在一天天地不断提高。终于,1993年10月,蓝色发光二极管的亮度上升到最初的100倍,新的革命性的发明诞生了!
  在孤独中坚守了10年,中村修二终成正果。2006年,他荣获千禧技术奖,要知道,这可是技术界的“诺贝尔奖”。
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