В течение полувека исследователи и инженеры по всему миру работали над, как тогда казалось, невозможной задачей — создать синий светодиод. Бесконечные лабораторные эксперименты могущественных корпораций мира в течение многих десятилетий оканчивались ничем. Так оставалось, пока инженер одной японской компании, которая переживала не лучшие времена, решил пойти на крайне авантюрный шаг. Он заявил, что за 3 года создаст то, над чем во всём мире безуспешно бились в течение 50 лет.
Синий рассвет
На заре расцвета новой технологии уже имелись красные и зелёные светодиодные лампы. И два соединения — селенид цинка (ZnSe) и нитрид галлия (GaN), которые потенциально могли бы решить проблему создания синего светодиода. Ошибка же с выбором соединения угрожала загнать всю отрасль в беспросветную тьму. Это примерно и произошло.
Миллиарды вложенных средств корпораций Sony, IBM, Toshiba, Panasonic, Matsushita, RSA GE, Bell labs, 3M и многолетние труды тысяч учёных не дали результата. Да и не могли дать, ведь критическая ошибка была совершена на предыдущем этапе.
Всерьез изучали такое альтернативное и недооценённое соединение, как нитрид галлия, только трое: Исаму Акасаки и Амано Хироши из Нагойского университета и наш инженер даже без академического звания — Судзи Накамура, работавший в компании Nichia Chemicals.
Начиная с 1985 г. он больше трех лет пытался создать светоизлучающий диод (СИД) синего цвета. Но безрезультатно. Руководители Накамура настолько разочаровались в его работе, что пригрозили уволить. От отчаяния он обратился напрямую к владельцам Nichia, попросив 3 млн долларов на дальнейшие исследования. И, к своему удивлению, получил согласие.
Свет в конце тоннеля
Впереди было самое сложное. В 1988 г. Накамура отправился во Флориду, чтобы поработать в одной лаборатории. Там применяли новую технологию получения кристаллов в реакторе для осаждения пленок из паров металлоорганических соединений (MOCVD), а значит, он мог спокойно набраться опыта.
Но инженер столкнулся с новыми трудностями. Коллеги вели себя высокомерно: из-за отсутствия у Накамура докторской степени они считали его лаборантом и не подпускали к реактору. В итоге он 10 месяцев создавал свой реактор (почти с нуля).
«Я чувствовал обиду когда люди смотрели на меня свысока у меня появился боевой дух. Я не позволю чтобы меня побеждали такие люди», — писал Накамура.
Через год он, получив от Nichia заказ на новый реактор, вернулся в Японию. В качестве соединения для дальнейших работ инженер выбрал нитрид галлия, забракованный чуть ли не всем профессиональным сообществом. Считалось, что шансы произвести это соединение околонулевые. Но Накамура не опускал рук. Жгучее желание написать докторскую диссертацию подталкивало его создать синий светодиод: он убедил компанию купить необходимое оборудование, твердо решив доработать его.
И пока Накамура упорно трудился, выслушивая упреки руководства, сомневающегося в его успехе, команда из Нагойского университета работала в том же направлении, но немного иначе.
Достичь цели
В 1991 г. он всё-таки изобрел свой метод. Организовав подачу двух перпендикулярных потоков газа, Накамура получил пленки нитрида галлия n-типа с уникально высокой подвижностью неосновных носителей. А в 1992 г. создал излучающий слой из InGaN (смесь нитрида галлия и нитрида индия), в то время как его коллеги тоже добились успехов.
Три года Судзи Накамура кропотливо работал. И в конце 1993 г. появился первый коммерческий образец синего СИД. Компания Nichia Chemicals, обладавшая авторскими правами на изобретение, к 2000 г. заработала $200 млн. А инженер получил свою докторскую степень в 1994 г.
«…синие СИД, изобретенные Накамурой, стали ключевым элементом всей современной оптоэлектроники, нацеленной на повсеместное внедрение белых светодиодов, которые есть ничто иное, как кристаллы синих СИД, покрытые люминофором», — пишет led22.ru.
Сделав ставку на нитрид галлия и приняв разные решения, исследователи из Нагойского университета и Судзи Накамура заслужили мировое признание. В 2014 г. все трое получили Нобелевскую премию за вклад в создание новых источников света.
Понравился материал — ставьте лайк, оставляйте комментарий и подписывайтесь! Впереди еще более интересные публикации.