手機屏、室外大屏幕、照明燈……如今LED(發光二極管)因其節能高效，在顯示器和照明方面的用途越來越廣泛。

　　而為LED大規模使用奠定最重要一塊基石的是日本科學家天野浩、赤崎勇和中村修二。2014年，他們因發明藍色發光二極管(即藍色LED)共同獲得諾貝爾物理學獎。

　　? 左起：赤崎勇、天野浩、中村修二

　　3月11日下午，名古屋大學教授天野浩在上海科學會堂舉辦演講，分享了他發現藍色LED的經歷以及LED的應用現狀和前景。

　　與當時其他致力于發現藍色LED的科學家相比，天野浩和他的導師赤崎勇選擇的是一種不太被人們看好的化合物作為研究方向。他笑言這也許是一種幸運，讓他在競爭者不多的道路上贏得了勝利，但研究過程中的艱苦也可想而知。

　　“當時我還不是特別了解這項研究有多難，一開始想研究LED顯示器，是為了方便世人，基于這樣的想法才堅持了下來?！?/p>

　　講座現場有不少來自復旦、同濟、交大物理學專業的學生，天野浩最后的告誡語重心長，“如果你在研究過程中有猶豫，希望你能回到自己夢想的出發點，想想自己為什么要做這項研究。”

　　? 天野浩

　　起初研究方向不被看好

　　20世紀，人類在照明方面使用的主要是白熾燈。這種19世紀末由愛迪生發明的照明工具，原理是將燈絲通電加熱到白熾狀態，利用熱輻射發出可見光的電光源?？上攵?，在白熾燈發光過程中，很大一部分能量都變成熱能散發掉了，損耗十分嚴重。

　　1960年代美國科學家發明了紅色LED。與白熾燈相比，LED發光所需電壓低、電流小，發光效率也高出不少，成為新一代照明光源的研究熱點。

　　光的三原色是紅、綠、藍。也就是說，這三種顏色的光混合之后，才能產生白色光。紅色LED被發明之后，為了讓LED實現商用，發明綠色和藍色LED就成為科學家研究的重點。

　　1974年，綠色LED被開發出來。之后，科學家把藍色LED的研究重點放在了碳化硅(SiC)、硒化鋅(ZnSe)和氮化鎵(GaN)上。

　　當時很多人在氮化鎵上嘗試過以后失敗了，把目光投向看似更有希望的另外兩種材料上。

　　但還有人沒失去信心，那就是天野浩的老師赤崎勇教授。赤崎勇當時在企業中做研究，氮化鎵已經不是藍色LED研究的熱點，很多人勸他不要再做這方面研究了，赤崎勇就把研究轉到了名古屋大學。1982年，天野浩本科畢業后進入了赤崎勇工作室，開始接觸藍色LED研發工作。

　　在一個冷門的材料上投入，沒有經費也不被看好，這條研究之路在開始之初就注定崎嶇，但天野浩卻并不在意，而是一頭扎進了艱苦的研究中。

　　“我有時候覺得這也是一種運氣，在這個方向上最后沒什么人和你競爭，能夠專心去研究。”

　　藍色LED發明后，LED照明才成為可能

　　天野浩回憶，當時藍色LED的研發有三大難點：一是不能形成高品質的氮化鎵結晶，第二是不能做出氮化鎵的P型結，第三是制造不出高照度的氮化鎵銦晶體。

　　“當時我考慮如果藍色LED可以成功，就可以造出全新的顯示器，這是可以改變世界的大事。” 天野浩說，自己開始這項研究，最初是抱著造福世界的想法。

　　進入赤崎勇工作室以后，天野浩和其他學生一起跟著赤崎勇投入氮化鎵的研究工作。

　　當時研究經費非常困難，他們需要的實驗裝置價格大概在一億日元，但工作室經費只有270萬-310萬日元。為了正常開展研究，學生們一起商量自己做實驗裝置，采用各種“土辦法”克服困難。

　　天野浩展示了一張他們自己制作的實驗裝置照片，“照片上有個啤酒瓶很重要。實驗加熱需要用線圈，而線圈大小正好等于啤酒瓶直徑，我們是繞著啤酒瓶做線圈的?！?/p>

　　天野浩本科3年、碩士2年都投入在氮化鎵的研究上，但完全沒看到合成希望。當時家人也并不支持他“死磕”這項研究，已經停掉了他的學費，好在他獲得獎學金，才可能繼續博士課程。

　　在碩士最后一年，天野浩在一次討論中受到一位老師啟發，想到了先在藍寶石襯底上制作低溫緩沖層，然后在這上面制作氮化鎵單晶的方法。實驗證明這種方法可以做成結晶程度很高的氮化鎵結晶，這種優質氮化鎵單晶的實現被視為藍色LED發明的“突破性技術”之一。

　　此后，天野浩博士期間，赤崎勇工作室又成功做出了P型結。在這些研究基礎上，1993年，中村修二成功發明了高亮度藍色LED，LED在照明和顯示器上的應用成為可能。