最近，多年悬而未决的蓝色发光二极管(LED)终于实现了产品化。身为一名材料研究人员，笔者对此成就自然不胜欢喜。《日经电子》长篇详细报道了日亚化学工业取得的业绩，并聚焦核心人物中村修二进行了连载报道。 |
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引言：20世纪的伟大发明——高亮度蓝色发光二极管
（二）：设备需自制、部件反复用，不堪回首的开发期
（三）：带着失意回国，一切从零开始，整日忙于装置改造
（四）：苦熬十余载迎来柳暗花明，研发开始迅速推进
高亮度蓝色发光二极管开发（五）：难关突破，终于投产，一鼓作气开发激光器
最近，多年悬而未决的蓝色发光二极管(LED)终于实现了产品化。身为一名材料研究人员，笔者对此成就自然不胜欢喜。《日经电子》长篇详细报道了日亚化学工业取得的业绩，并聚焦核心人物中村修二进行了连载报道。
在拜读了这些报道后，笔者感觉文章对GaN LED开发历程的认识与自己的观点有较大差异，因此想借此机会，在回顾开发历史的同时，阐述一下一名研究人员的意见。
GaN LED开发历史
图1将英国电气工程师学会（IEE)的数据库INSPEC-A (收录文献约290万篇)中以GaN为关键词收录的758篇论文按照年份进行了细分。当然这一收录未必囊括了所有论文，而且有些论文可能与LED也无多大关系，但从中仍可以看出研究的发展趋势概貌。
图1：GaN相关论文的数量在不同年份的变化
从图中可知，1968年首篇论文发表，1969年有关结晶生长的论文发表。相关研究在20世纪70年代达到一个高峰，论文数量在20世纪80年代数量基本固定，而进入20世纪90年代后开始激增。
制造具有实用性的高亮度LED需要采用多项重要技术。表1列出了这些技术的最初实现年代及发明者姓名。对照图1来回溯上述历史过程就会发现一个有趣的现象。在1969年材料合成取得成功的促动下，研究活动在20世纪70年代活跃起来迎来了一个研究高潮。最初的LED及光激发激光器在20世纪70年代初期就已经实现。但由于存在未能实现p-n结型、发光强度不足等重大缺陷，之后论文数量趋于减少。
表1：GaN类半导体的主要研究成果
不过，进入1991年后论文数量再次出现激增。估计这是受到了1989年实现p型层的影响。接着，1992年实现高效LED，1993年实现蓝色LED，研究活动变得更加活跃，本年度（指本文发表的1995年，译者注）论文数量将一步增加。1991年论文数量开始迅速上升，其契机正是源于p型层的实现。当时由于其他难点都已得到解决，p型层这一最后的障碍得以清除，所以立即有大量研究人员投入到了研究之中。
通过回溯历史可以看出，名古屋大学赤崎勇教授(现为名城大学教授)的研究小组在LED基本结构的研究上可谓功不可没，之后日亚化学工业的中村修二为开发实用性LED做出巨大贡献。从这一历史过程来看，此次《日经电子》的报道仅涉及到了后者，令人感觉有失偏颇。
日亚GaN研究的启动过程
1986年笔者到美国佛罗里达大学从事MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机物化学气相沉积）研究。当时笔者对在Si晶圆上使GaAs实现结晶生长的研究前景感到不安，所以对宽能带隙半导体进行了调查。在对II-VI族半导体及黄铜矿半导体等进行调查之后，笔者在1987年得出的结论是GaN类半导体最为有望。主要理由有两点，一是与II-VI族半导体相比，虽然研究人员数量较少，但成果却较多；二是存在的问题也比较明确。
当时笔者认为GaN类半导体的问题在于：（1）大量的N空穴起施体作用，难以实现p型，（2）由于AIN、GaN、InN的生长条件大为不同，因此混合在一起的结晶生长颇为困难。
1988年笔者决定到德岛大学赴任之际，日亚化学工业启动了GaN LED的研究。当时笔者考虑，如果V族原子(氮)的空穴是问题的根源的话，那么用V族原子填埋即可解决该问题，所以通过添加P（磷）、As（砒），或者C（碳）来填埋的话，就有望形成受体。笔者将此想法提案给日亚化学工业，该公司开始了研发尝试。另外，为了降低生长温度，笔者还提出了用有机氮化合物来替代氨的方案，该公司也同样进行了尝试。
为了以二元多层薄膜替代三元混合结晶，1988年笔者设计出了可形成多层薄膜的特殊MOCVD装置。之后，中村通过改进该装置，开发出了Two-Flow型MOCVD装置。
关于研究成果的报道态度
研究和开发就像是汽车的两个轮子，少了哪一个都不行。人们的目光总是容易盯在直接创造出产品的开发上，而往往忽视研究作为另一个车轮的重要性。无论是什么样的产品开发，一个人都不可能完成所有的工作，通常的做法大都是立足于以往的成果基础之上，明确哪些是自己的创意后进行开发。
笔者认为，媒体不应该只对结果进行报道和评价，而是应该将焦点放在技术开发的过程以及前人的业绩上。这样做不仅是能够形成重视基础研究及独创性的风气，同时也是技术杂志的一份使命。（全文完，特约撰稿人：酒井 士郎，德岛大学）
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