諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)咧写逍薅c藍(lán)光LED的開發(fā)故事（上）
文章來源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2014-10-08
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因?yàn)樗{(lán)光LED,，三位科學(xué)家破天荒地獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),。而與藍(lán)光LED相關(guān)，不得不說的是日亞化學(xué),。
總部位于日本德島縣阿南市的日亞化學(xué)工業(yè)（以下簡(jiǎn)稱日亞）是當(dāng)?shù)仡H為有名的公司,。因?yàn)樵摴居虚L達(dá)三周的夏季休假制度。員工將這一長假全部用到了阿波舞的練習(xí)上,。而且到阿波舞演出正式舉行時(shí),，該公司還會(huì)派出員工組成的“日亞方陣”跳上大街。
日亞在一舉成為全球聞名的公司是在1993年底,。這源于該公司開發(fā)出了亮度達(dá)到1cd的藍(lán)光發(fā)光二極管,，并成功實(shí)施量產(chǎn)。曾一度被公認(rèn)“要到21世紀(jì)才能實(shí)現(xiàn)”的高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管由此順利地進(jìn)入了實(shí)用期,。
對(duì)于日亞的壯舉,，該領(lǐng)域的技術(shù)人員及研究人員與全世界一樣感到震驚。而更驚奇的是,，實(shí)現(xiàn)如此壯舉的,，并非在該領(lǐng)域長期從事研究的海內(nèi)外知名大學(xué)，商業(yè)照明,，也非大型電子廠商,，而是一家地方城市的化學(xué)廠商,。由此，日亞的稱呼從“夏季休假的日亞”變成了“藍(lán)光發(fā)光二極管的日亞”,。
為了孩子選擇回鄉(xiāng)進(jìn)入日亞
而讓日亞幾乎變成藍(lán)光LED代名詞的,，卻是中村修二。
幾乎全靠一己之力開發(fā)成功高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管的是當(dāng)年40歲的研究人員中村修二,。中村1979年從德島大學(xué)研究生院畢業(yè)后進(jìn)入日亞,，專業(yè)是電子工程學(xué)。
學(xué)生時(shí)代,，LED-T5一體化燈管,，中村當(dāng)然向往到東京或大阪等大城市工作。但到了畢業(yè)參加工作時(shí),，中村卻已經(jīng)有了孩子,，因?yàn)樗谏洗髮W(xué)時(shí)就結(jié)婚了。
“單身的話,，可以留在城市闖一闖,。但有了孩子的話，照明資質(zhì),，還是到鄉(xiāng)下生活的好,。不想因?yàn)楣ぷ鞫鵂奚彝ァ薄Ｕ沁@種想法最終使中村與日亞結(jié)下了不解之緣,。
但并不是說中村就沒有猶豫過,。實(shí)際上，中村也曾到總部位于京都的京瓷面試過,。盡管通過了嚴(yán)格的考試,，順利獲得了進(jìn)入京瓷的機(jī)會(huì)，但結(jié)果中村還是放棄了,。最后,，中村選擇留在了當(dāng)?shù)兀簿褪瞧拮幽锛业乃诘氐聧u市,。
日亞是中村的大學(xué)導(dǎo)師介紹的,。雖然自己的專業(yè)是電子工程學(xué)，但中村希望從事材料開發(fā)工作,，因此導(dǎo)師向他推薦了這家公司,。不過，當(dāng)中村來到日亞時(shí)卻頗感意外,。這只是一家員工僅200人的小型化學(xué)公司,，到處都有一股刺鼻的硫化氫（H2S）的氣味，類似臭雞蛋味�,！斑@家公司怎么這么臟啊”,，這就是日亞給中村留下的第一印象。
中村最初負(fù)責(zé)的開發(fā)課題是提煉用于化合物半導(dǎo)體GaP中的金屬Ga材料,。雖說是開發(fā)課,，但其實(shí)只是一名課長帶著兩名開發(fā)人員和幾個(gè)助手的小部門。辦公場(chǎng)所是由帶屋頂?shù)耐＼噲?chǎng)改造的,，只是在四周增加了圍墻,，十分簡(jiǎn)陋。
在開始提煉金屬Ga的幾個(gè)月后,，營業(yè)部門要求除了金屬Ga之外還要制造有望暢銷的GaP。當(dāng)時(shí)開發(fā)課已經(jīng)處于垂死狀態(tài),，商業(yè)照明燈具,，甚至開始有傳言說“馬上就要撤銷了”。在這種情況下,，恐怕也只有啟動(dòng)這一有望形成賺錢的業(yè)務(wù)了,。公司隨即指定中村來負(fù)責(zé)開發(fā)。當(dāng)時(shí)的開發(fā)人員有兩名,。一名繼續(xù)負(fù)責(zé)金屬Ga的提煉,，而另一名，也就是中村,，則開始著手開發(fā)GaP,。
要使GaP實(shí)現(xiàn)結(jié)晶生長，需要使用昂貴的石英管,。而由于石英管價(jià)格昂貴,，因此不能永安就扔掉，至少在當(dāng)時(shí)的日亞不能這樣做,。于是,，中村就開始沒完沒了地焊接石英管。而且最頭疼的是爆炸事故頻頻發(fā)生,。對(duì)封有Ga和P的石英管進(jìn)行高溫加熱使,， led室內(nèi)照明，管內(nèi)的壓力會(huì)上升到20～30個(gè)大氣壓,。這時(shí),，只要焊接部位有小小的損傷或是強(qiáng)度不足的話，石英管就會(huì)破裂,。
早上將材料封到石英管中,。下午開始加熱，當(dāng)溫度達(dá)到最高時(shí)正好是傍晚。爆炸總是發(fā)生在要下班的時(shí)候,。巨大的聲響往往傳遍整個(gè)日亞公司,。“又是中村”,。員工們一邊調(diào)侃著,，一邊趕緊回家。
從1981年開始,，中村制造的GaP開始銷售,。正是由于付出如此之多的努力，當(dāng)自己制造的產(chǎn)品上市時(shí),，3c認(rèn)證,，中村真是萬分感慨。GaP的制造開發(fā)總算是成功了,。不過,，GaP的銷售額每月卻只有數(shù)百萬日元。作為一項(xiàng)業(yè)務(wù),，并不算是太大的成功,。中村在1982年結(jié)束了開發(fā)，質(zhì)量,，制造也交接給了后輩,。中村從GaP的開發(fā)中完全撤了出來。
從這一開發(fā)過程中,，中村學(xué)到的是石英的焊接技術(shù),、面對(duì)爆炸也毫不畏懼的勇氣、以及“不能一味服從公司”這一教訓(xùn),。
從1982年起,，中村開始著手與GaAs結(jié)晶生長有關(guān)的研究課題。雖說開發(fā)的材料變了,，但公司內(nèi)部的開發(fā)環(huán)境還是一如既往,。先要制造設(shè)備，其次是要焊接石英管,。中村的焊接技術(shù)當(dāng)時(shí)已被公認(rèn)為一把“絕活”,，在新的開發(fā)中仍然每天都在發(fā)揮作用。不用說,，爆炸事故依舊是頻繁發(fā)生,。
即便如此，1983年中村成功開發(fā)出了能夠形成產(chǎn)品的GaAs多結(jié)晶技術(shù),。隨后,，GaAs單結(jié)晶的開發(fā)也完成了,。接著，從1985年起,，中村又開始著手研究發(fā)光二極管用GaAlAs膜的結(jié)晶生長,。單結(jié)晶的生長方法選擇的是液相生長方式。當(dāng)然,，照明產(chǎn)品,，液相生長的設(shè)備也是中村自己制造的。
日亞只銷售材料,，自己并不制造發(fā)光二極管,。因此，在將單結(jié)晶制成發(fā)光二極管后,，LED筒燈,，全部交由用戶進(jìn)行評(píng)測(cè)。而這種方式的話,，需要花費(fèi)1個(gè)月才能得到評(píng)測(cè)結(jié)果,。這樣，在評(píng)測(cè)結(jié)果出來后再怎么改進(jìn),，也無法趕上其他公司的開發(fā)速度。
押寶發(fā)光二極管
“如果不自已制造發(fā)光二極管,，即使用戶說不行也無法反駁”,。中村通過與社長直接談判，最后終于成功地導(dǎo)入了發(fā)光二極的制造設(shè)備和評(píng)測(cè)設(shè)備,。
而且單結(jié)晶的制造人員也得到增加,，GaAlAs單結(jié)晶的開發(fā)由此步入了正軌。最后,，中村順利完成了開發(fā),。
對(duì)于該研究課題，中村給自己打了100分,。從制造裝置開始,，工程照明，一切工作全部都是自己完成的,。在未從其他公司引進(jìn)技術(shù)的情況下,，依靠一已之力確立了GaAlAs單結(jié)晶的制造技術(shù)。而且還成功地將其變成了一項(xiàng)業(yè)務(wù),。
盡管如此,，比自己后來公司、接替自己工作的人都一個(gè)個(gè)升遷,，自己卻被拋在人后,，殘酷的現(xiàn)實(shí)使得中村萌生退意,。再呆在日亞已沒有多大意思了。獲得如此大的成功,，自己卻并未獲得肯定……
經(jīng)過反復(fù)思考,，中村最后得出的結(jié)論如下：即使開發(fā)取得成功，產(chǎn)品賣得不好的話,，自己就不會(huì)受到好評(píng),，不暢銷就得不到肯定。因此要選擇開發(fā)成功后會(huì)形成大業(yè)務(wù)的課題,。就這樣,，戶外照明，中村選擇了高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管這項(xiàng)課題,。如果研究成功的話,，產(chǎn)品肯定會(huì)暢銷。
要想研究藍(lán)色發(fā)光二極管,，就需要不同于GaAlAs的結(jié)晶生長技術(shù),。中村決定先學(xué)習(xí)這一技術(shù)。1988年3月,，中村修二登上了飛往美國弗羅里達(dá)的航班,。他將以研究員的身份在佛羅里達(dá)大學(xué)學(xué)習(xí)一年。
去美國做訪問研究員的契機(jī),，來自中村拜訪在德島大學(xué)求學(xué)時(shí)的校友酒井士朗（現(xiàn)德島大學(xué)教授）的交談,。要制造藍(lán)色發(fā)光二極管，必須從形成用于藍(lán)色發(fā)光二極管的單晶膜著手,。其技術(shù)包括MBE法（molecular beam epitaxy,，分子束外延）和MOCVD法（metal organic chemical vapor deposition，金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積）,。中村毫不猶豫地選擇了MOCVD法,。原因是MBE裝置的價(jià)格高達(dá)數(shù)億日元，公司根本不可能考慮購置,。
中村去的研究室本應(yīng)有2臺(tái)MOCVD裝置,。其中一臺(tái)被隔壁研究室搬走了，而另一臺(tái)則需要從現(xiàn)在開始制造,。就這樣在美國,，星級(jí)酒店照明燈具，中村同樣開始為制造裝置而忙碌起來,。每天忙于配管和焊接,，簡(jiǎn)直和在日本時(shí)沒有什么兩樣。他不禁想,， led商業(yè)照明,，難道自己是為做這些工作千里迢迢來到佛羅里達(dá)的嗎,？
除了中村之外，當(dāng)時(shí)研究室還有數(shù)名來自韓國和中國等國家的研究員,。中村陪著笑臉央求：我一個(gè)月之后必須回日本,，時(shí)間很緊，裝置能不能讓我優(yōu)先使用,。得到的回答卻是No,。中村只進(jìn)行了3、4次結(jié)晶生長實(shí)驗(yàn),，就要為在美國的學(xué)習(xí)畫上句號(hào),。
不知是覺得中村可憐，超市照明,，還是看中了中村出色的焊接和配管技術(shù),，研究室的教授挽留他：“我給你發(fā)工資，再待一年吧”,。但在美國期間,，給中村留下的不愉快回憶太多了。
中村去美國之前沒有寫過一篇論文,，因?yàn)楣静辉试S,。就是因?yàn)檫@個(gè)原因，好不容易以研究員的身份去美國,，對(duì)方卻沒有把他當(dāng)做研究人員對(duì)待,，連開會(huì)都不通知他。該大學(xué)還有研究發(fā)光二極管的人員,，但中村想請(qǐng)教問題時(shí)，人家愛理不理的,。
在美國學(xué)習(xí)期間,，中村還第一次體會(huì)到了以前只聽說過的“種族障礙”。美國人會(huì)很自然地和美國人在一起,，亞洲人也會(huì)和亞洲人形成一個(gè)圈子,。盡管好不容易獲得了與來自世界各地的研究人員一同工作的機(jī)會(huì)，相互之間卻沒有交流,。
中村回顧在美國學(xué)習(xí)的日子時(shí)說道,，“沒有一點(diǎn)兒好的回憶”。但是回國后等待著他依然是痛苦的日子,。他為“回來之后沒有崗位”而苦惱,。在美國沒有學(xué)到技術(shù)，回來后沒有工作崗位,，什么都是沒有,，中村只能一切從零開始,。
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