隨后，赤崎研制的MIS 型藍(lán)色LED開始樣品供貨。在Gan研究取得突破的前夜，1981年赤崎離開松下技研到名古屋大學(xué)擔(dān)任教授。名古屋大學(xué)素以堅(jiān)持學(xué)術(shù)自由而著稱。為支持赤崎勇開展化合物半導(dǎo)體研究，名古屋大學(xué)專門建造了一間超凈實(shí)驗(yàn)室。為回報(bào)名古屋大學(xué)，赤崎勇將研究室變成了一座“不夜城”。從此，這里成為赤崎研發(fā)Gan藍(lán)色發(fā)光器件的中心舞臺。

　　當(dāng)時(shí)最尖端的MOCVD裝置不但價(jià)格昂貴，高達(dá)數(shù)千萬日元，而且沒有用于生長Gan的商用設(shè)備。赤崎研究室每年的研究經(jīng)費(fèi)約為300萬日元，捉襟見肘，他們只能自己動手，靠購買零部件，利用舊的加熱用振蕩器，企業(yè)捐贈的60cm的石英管等組裝完成了MOCVD裝置，但優(yōu)質(zhì)Gan薄膜的生長并不順利。1983年天野浩從名古屋大學(xué)工學(xué)部本科畢業(yè)后，幸運(yùn)成為赤崎勇的碩士研究生。在兩年的時(shí)間里，除了新年這天，天野不分晝夜，每天都在做GaN生長實(shí)驗(yàn)。對襯底溫度、反應(yīng)室真空度、反應(yīng)氣體流量、生長時(shí)間等條件反復(fù)進(jìn)行調(diào)整，做了1500多次實(shí)驗(yàn)，但依然沒有生長出好的Gan薄膜。

　　借助了MOCVD和藍(lán)寶石襯底還是沒有成功，一直困擾赤崎的難題依然沒有解決。他開始意識到： 藍(lán)寶石襯底與Gan晶體之間的晶格常數(shù)失配，相差高達(dá)16%，熱膨脹系數(shù)也相差較大，這是造成晶體質(zhì)量差的原因。他想到了以前在GaAsp和GaAs襯底上異質(zhì)外延GaInAsp時(shí)采用過的緩沖層方法。

　　“為了解決晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)失配造成的困難，我覺得需要在藍(lán)寶石襯底與Gan之間插入某種柔性的極薄緩沖層，而此中間層材料的特性最好與藍(lán)寶石或Gan相似。“赤崎選中了AlN、GaN、SiC 和ZnO 四種材料，因?yàn)閺?965年開始就研究Aln的晶體生長和光學(xué)特性，他對Aln最為熟悉。所以，最先開始了用Aln作為緩沖層材料的實(shí)驗(yàn)。

　　1985年的一天，如同往常生長Gan一樣，天野把MOCVD的爐內(nèi)溫度提高到1000℃ 以上的生長溫度。這時(shí)，碰巧爐子出了問題，溫度只達(dá)到700 ～800℃左右，無法生長Gan薄膜。但此時(shí)天野的腦海里冒出了“加入Al也許能提高晶體質(zhì)量”的念頭。于是，天野在藍(lán)寶石襯底上試著生長Aln薄膜。在這一過程中爐子恢復(fù)了正常，天野又將爐溫提高到1000℃繼續(xù)生長Gan薄膜。后來樣品經(jīng)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)生長出了均勻的Gan薄膜。歪打正著成就了低溫生長Aln緩沖層技術(shù)，這是發(fā)明藍(lán)光LED的突破性技術(shù)之一，此成果于1986年發(fā)表在應(yīng)用物理快報(bào)上，天野為第一作者，赤崎名列第三。

　　無巧不成書，另一項(xiàng)重大突破———p型Gan摻雜的實(shí)現(xiàn)也是偶然被天野所發(fā)現(xiàn)。

　　生長出優(yōu)質(zhì)Gan薄膜后，他們自然把重點(diǎn)放在了p型摻雜的研究上。天野選擇鋅( Zn) 和鎂( Mg)作為受主，摻雜到Gan薄膜中，但嘗試了多次始終沒有實(shí)現(xiàn)p型摻雜。當(dāng)時(shí)正在攻讀博士的天野去NTT 進(jìn)行了為期1 個(gè)月左右的實(shí)習(xí)，他用電子顯微鏡觀察摻Zn的Gan薄膜表面，意外發(fā)現(xiàn)在反復(fù)的量測后樣品發(fā)出了極為微弱的熒光。天野認(rèn)為摻Zn的Gan薄膜的導(dǎo)電特性發(fā)生了變化，可是經(jīng)過測量，發(fā)現(xiàn)并沒有形成p型。就在天野覺得Gan薄膜可能真的無法實(shí)現(xiàn)p摻雜而決定放棄時(shí)，他看到了一本教科書，書中說Mg 是比Zn更容易實(shí)現(xiàn)p型的受主。于是，天野把Gan薄膜中摻雜的受主由Zn換成Mg，再次進(jìn)行電子顯微鏡觀察。果然，摻Mg 的Gan薄膜變成了p型。赤崎勇教授與天野浩如獲至寶，將其發(fā)現(xiàn)發(fā)表在日本應(yīng)用物理期刊上，并提出了一套物理機(jī)制來解釋他們的發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為是低能電子束輻照( LEEBI) 的作用實(shí)現(xiàn)了GaN： Mg 薄膜的p型導(dǎo)電。現(xiàn)在我們知道當(dāng)初師生倆所提出的物理機(jī)制是錯(cuò)誤的，但此發(fā)現(xiàn)卻造成了科學(xué)界的轟動。Gan的p型摻雜成為發(fā)明藍(lán)光LED的另一項(xiàng)重大突破。正可謂： 眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處。

　　赤崎和天野的研究小組很快于1989年在全球首次研制出了p-n結(jié)藍(lán)色LED。

　　同時(shí)，就在Gan藍(lán)光LED探索發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，中村修二以一匹黑馬的姿態(tài)躍上舞臺。他憑著“作別人不做的題目才有最大的發(fā)展機(jī)會”的想法，選擇研究氮化鎵。在上世紀(jì)80年代初很少人關(guān)注氮化鎵，作此選擇無異于一場豪賭。中村修二自1979年加入日亞化工，這是一個(gè)一切以產(chǎn)品銷售為導(dǎo)向的小公司。身為小技術(shù)員，默默無聞的中村在地下室獨(dú)自一人悄悄搗騰藍(lán)光二極管。他在研究上的突破不被重視，被稱為“吃白飯的”，“上司每次見到我都會說，你怎么還沒有辭職? 把我氣得發(fā)抖。”中村回憶道。經(jīng)過數(shù)年努力，中村于1992年第一次利用了InGan/Gan周期量子阱結(jié)構(gòu)，取代了傳統(tǒng)的p-i-n結(jié)構(gòu)，大幅度地提高了藍(lán)光LED的發(fā)光效率。

　　他還發(fā)展了外延技術(shù)，用低溫生長的薄層Gan替換Aln作為緩沖層。同時(shí)中村等人為了解開p型Gan的謎團(tuán)做了一系列的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)電子束對于p型激活的作用只可能來自于熱激活和高能電子的轟擊兩種因素。因此，他們將GaN： Mg 樣品放入700℃以上的N2和NH3氣氛下退火，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)都成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的p型GaN。證明熱處理( 退火) 能有效激活摻雜的Mg 受主。至此，p型Gan的難題得以突破。

　　在1993年實(shí)現(xiàn)了藍(lán)光LED的量產(chǎn)。所以，中村對發(fā)明藍(lán)光LED和使其走出實(shí)驗(yàn)室，走進(jìn)千家萬戶都做出重要貢獻(xiàn)，并且他在相當(dāng)長的一段時(shí)間里引領(lǐng)著Gan基LED和LD的研究。