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　　●日經(jīng)BP社（日本）專(zhuān)題報(bào)道

　　20 世紀(jì)90年代中期使得超過(guò)人類(lèi)身高的超大屏幕全彩顯示器成為可能、2000年前后又為手機(jī)屏幕彩色化做出貢獻(xiàn)的，就是高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管。藍(lán)色發(fā)光二極管技術(shù)還成為了開(kāi)發(fā)藍(lán)色激光器的基礎(chǔ)，其實(shí)用化使得錄制高清節(jié)目的藍(lán)光成為現(xiàn)實(shí)。高亮度藍(lán)色LED通過(guò)與紅色和綠色LED組合便可制造出各種顏色，接踵而 來(lái)的便是促生出取代白熾燈和熒光燈的新一代節(jié)能照明巨大市場(chǎng)。

　　　　日本的企業(yè)及大學(xué)為開(kāi)發(fā)高亮度藍(lán)色LED做出了巨大貢獻(xiàn)。在GaN LED的研究階段，名古屋大學(xué)赤崎勇教授(現(xiàn)為名城大學(xué)特聘教授)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組取得了出色的成果。在之后的實(shí)用化及高亮度化階段，日亞化學(xué)工業(yè)的中村修 二(現(xiàn)為美國(guó)加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校教授)發(fā)揮了重要作用。1995年1～3月《日經(jīng)電子》連續(xù)報(bào)道了中村從GaN類(lèi)藍(lán)色LED的研究開(kāi)始到產(chǎn)品化為止的 故事，此次本站將刊登該系列報(bào)道，希望能向讀者展現(xiàn)在該技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，技術(shù)人員的艱辛與快樂(lè). 

　　中村在進(jìn)入該公司后一直在開(kāi)發(fā)金屬Ga、InP、GaAs、GaAlAs等單結(jié)晶材料及多結(jié)晶材料。為了節(jié)約經(jīng)費(fèi)，從設(shè)備到部件加工的整個(gè)過(guò)程均由中村一人完成。雖然開(kāi)發(fā)最終取得成功，并順利啟動(dòng)了業(yè)務(wù)，但產(chǎn)品卻賣(mài)不出去。焦急之下，中村選擇了藍(lán)色發(fā)光二極管作 為下一研究課題，而這是一種只要能業(yè)務(wù)化必定會(huì)暢銷(xiāo)的產(chǎn)品。

　　　　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(chēng)日亞，注1)是當(dāng)?shù)仡H為有名的公司。因?yàn)樵摴居虚L(zhǎng)達(dá)三周的夏季休假制度。員工將這一長(zhǎng)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。

　　注1)日亞化學(xué)工業(yè)是總部位于日本德島縣阿南市的化學(xué)品廠(chǎng)商。員工數(shù)量在 1994年4月為640名，銷(xiāo)售額在1993年1月～1993年12月為167億日元。主要產(chǎn)品為CRT及熒光燈等使用的熒光體材料，占銷(xiāo)售額的8 成～9成。此外還制造化合物半導(dǎo)體材料、真空蒸鍍材料、濺射靶材以及液晶面板背照燈等使用的EL(場(chǎng)致發(fā)光)燈等。公司成立于1956年12月。在中村 1979年進(jìn)入公司時(shí)，銷(xiāo)售額約為40億日元，員工數(shù)量約為200名。 

　　日亞在一舉成為全球聞名的公司是在1993年底(表1)。這源于該公司開(kāi)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)用期注2)。

　　注2)日本電子機(jī)械工業(yè)會(huì)(EIAJ)電子顯示器和電子管業(yè)務(wù)委員會(huì)電子顯示器 2000年研究會(huì)在1993年7月公布的《電子顯示器產(chǎn)業(yè)2000年前景調(diào)查研究報(bào)告》中曾這樣描述：“在可視LED中，藍(lán)光LED被公認(rèn)為最難實(shí)現(xiàn)高亮度化的產(chǎn)品，而且實(shí)際的開(kāi)發(fā)進(jìn)展也頗為緩慢，為了在2000年達(dá)到1cd，業(yè)界幾乎找遍了一切可能性”。 

　　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(zhǎng)期從事研究的海內(nèi)外知名大學(xué)，也非大型電子廠(chǎng)商，而是一家地方城市的化學(xué)廠(chǎng)商。由此，日亞的稱(chēng)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)

　　　　幾乎全靠一己之力開(kāi)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(圖1)。中村1979年從德島大學(xué)研究生院畢業(yè)后進(jìn)入日亞。專(zhuān)業(yè)是電子工程學(xué)。

　　學(xué)生時(shí)代，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。他在上大學(xué)時(shí)就結(jié)婚了。

　　　　“單身的話(huà)，可以留在城市闖一闖。但有了孩子的話(huà)，還是到鄉(xiāng)下生活的好。不想因?yàn)楣ぷ鞫鵂奚彝ァ?。正是這種想法最終使中村與日亞結(jié)下了不解之緣。

　　　　但并不是說(shuō)中村就沒(méi)有猶豫過(guò)。實(shí)際上，中村也曾到總部位于京都的京瓷面試過(guò)。盡管通過(guò)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(zhuān)業(yè)是電子工程學(xué)，但中村希望從事材料開(kāi)發(fā)工作，因此導(dǎo)師向他推薦了 這家公司。不過(guò)，當(dāng)中村來(lái)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 注3)?！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。

　　注3)硫化氫的氣味類(lèi)似臭雞蛋味。

　　“瀕死”的開(kāi)發(fā)課

　　　　進(jìn)入日亞后，中村被分到了開(kāi)發(fā)課。進(jìn)入公司后中村發(fā)現(xiàn)，這里的員工全部都是阿南附近的人，像他這樣來(lái)自德島的還真少見(jiàn)。而且，中村還是該公司第一個(gè)學(xué)電子專(zhuān)業(yè)的員工。中村感覺(jué)公司是考慮到他學(xué)的專(zhuān)業(yè)與眾不同，所以才把他分配到可以做新業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)部門(mén)的。 

　　中村最初負(fù)責(zé)的開(kāi)發(fā)課題是提煉用于化合物半導(dǎo)體GaP 注4)中的金屬Ga材料。雖說(shuō)是開(kāi)發(fā)課，但其實(shí)只是一名課長(zhǎng)帶著兩名開(kāi)發(fā)人員和幾個(gè)助手的小部門(mén)。辦公場(chǎng)所是由帶屋頂?shù)耐＼?chē)場(chǎng)改造的，只是在四周增加了圍墻，十分簡(jiǎn)陋(圖2)。

　　注4)GaP(磷化鎵)是III-V族化合物半導(dǎo)體的一種。屬于能 帶為 2.3eV的間接遷移型。通過(guò)電子-空穴的再結(jié)合可獲得較強(qiáng)的發(fā)光現(xiàn)象(主波長(zhǎng)為590nm)，因此可用作發(fā)光二極管的材料。但波長(zhǎng) 580nm～590nm的黃色發(fā)光二極管用材料目前大多使用可獲得高亮度的GaAsP及In-GaAlP等。

　　現(xiàn)在用于對(duì)廢棄物進(jìn)行化學(xué)處理。氣味仍像當(dāng)年一樣刺鼻。在置物架上，中村曾經(jīng)用過(guò)的石英管還放在那里，只是上面布滿(mǎn)了灰塵。

　　在開(kāi)始提煉金屬Ga的幾個(gè)月后，營(yíng)業(yè)部門(mén)要求除了金屬Ga之外還要制造有望暢銷(xiāo)的GaP。當(dāng)時(shí)開(kāi)發(fā)課 已經(jīng)處于垂死狀態(tài)，甚至開(kāi)始有傳言說(shuō)“馬上就要撤銷(xiāo)了”。在這種情況下，恐怕也只有啟動(dòng)這一有望形成賺錢(qián)的業(yè)務(wù)了。公司隨即指定中村來(lái)負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)。當(dāng)時(shí)的開(kāi)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(kāi)始著手開(kāi)發(fā)GaP。

　　　　表面上聽(tīng)起來(lái)這是“為了開(kāi)拓新業(yè)務(wù)而進(jìn)行的開(kāi)發(fā)課題”，但實(shí)際情況仍然嚴(yán)峻。因?yàn)椴](méi)有預(yù)算。所以無(wú)法購(gòu)買(mǎi)相關(guān)設(shè)備。也買(mǎi)不起昂貴的部件。結(jié)果，只有完全靠自己來(lái)制造有關(guān)設(shè)備(圖3)。

　　黃昏時(shí)分的“爆炸慣犯”

　　　　要使GaP實(shí)現(xiàn)結(jié)晶生長(zhǎng)，需要使用昂貴的石英管。操作時(shí)，將石英管的一端封上，在管的兩端放置金屬Ga和P。然后再封上另一端，對(duì)管內(nèi)進(jìn)行真空處理。之后加熱石英管，內(nèi)部的材料就會(huì)氣化，相互反應(yīng)便可形成GaP。最后割開(kāi)石英管，將反應(yīng)生成物取出就能獲得GaP。

　　　　不過(guò)，問(wèn)題是如何處理使用過(guò)的石英管。由于石英管價(jià)格昂貴，因此不能用完就扔掉。至少在日亞不能這樣做。于是，中村決定將切斷的石英管重新焊接起來(lái)，進(jìn)行再利用。

　　　　從那以后中村就開(kāi)始沒(méi)完沒(méi)了地焊接石英管?！拔疫M(jìn)入公司難道就是為了當(dāng)一個(gè)焊工嗎？”，中村不止一次地問(wèn)自己。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，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(huà)，石英管就會(huì)破裂。

　　　　早上將材料封到石英管中。下午開(kāi)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)公司?！坝质侵写濉薄T工們一邊調(diào)侃著，一邊趕緊回家。

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