（A）蓝光LED的故事

　　　蓝色发光二极管（blue LED）的发明人赤崎勇、天野浩和中村修二获得了2014年诺贝尔物理学奖，引起了不小的轰动，同时也有人产生了疑问，为什么是蓝光LED而不是更早发明的红光和绿光？这个成就配得上诺贝尔奖么？接下来我就来讲讲蓝光LED的故事，解答一下上述疑问。 

　　蓝光LED意义重大 

　　早在1962年，通用电气公司的尼克·何伦亚克（Nick Holonyak Jr.）开发出第一种可实际应用的可见光发光二极体。而早起的LED主要以红光和绿光为主，并且，很多材料都可以做。然而，红光LED和绿光LED的能量低，且没办法合成白光，实际用途非常有限。而蓝光LED的能量高，与红光和绿光结合就能拼出白光，用途就大了。所以从意义上来讲，蓝光LED的意义远大于红光和绿光的。有人会说没有第一个发光LED的发明，就没有蓝光LED，诺贝尔奖应该发给第一个发光LED的发明人。按照这个逻辑，是不是应该发给第一个发明二极管的人呢？或者再往前推，发给第一个发现半导体的人呢？ 

　　蓝光LED的发明将LED用于照明的最大技术障碍扫除，被誉为“人类历史上第四代照明”的LED灯呼之欲出。白炽灯点亮了20世纪，21世纪将由LED灯点亮。与白炽灯、荧光灯相比，LED能耗更低，寿命更长，而且可实现智能化操控，是节能环保的“绿色照明”。 

　　蓝光LED的难度巨大 

　　从物理学角度来说，波长越短，单个光子的能量越大，所需要的电子跃迁能级差越高。发光二极管是依靠半导体重电子与空穴结合时释放出的光子发光的，因此要制造蓝光LED所需要的材料的禁带宽度要比绿光和红光大的多。 

　　GaN，InN，AlN 以及他们的混合晶体是很重要的发光材料。由下面的禁带发光光谱（wavelength）和晶格（lattice）的图表可以看出，氮化物所覆盖的发光光谱范围是很宽的，是宽禁带的半导体材料，尤其是其混合晶体 InGaN 可以覆盖整个可见光光谱而 AlGaN 可以覆盖到深紫外光谱区，这在半导体光电材料中是具有突出的优势。但是，虽然 III-nitride 氮化物有如此魅力。但是由于其生长制备极其困难，相当长一段时间都是被忽视的。首先制备 GaN 的基板就很困难。做半导体器件，一定要有生长的基板，也就是发光材料依附的材料。 GaN 是极其稳定的材料，其熔点高达 2791K,融解压 4.5GPa，如此的高温高压显然是极其困难。所以高质量的GaN晶体基板直到今天也是难题。 

　　上述理论解释了蓝光LED的发明的技术难题，也许太过晦涩，下面一个小故事也许能从另一个角度帮助理解该发明的难度。红光LED和绿光LED问世以后，就有人开始了蓝光LED的研发，问题就是搞了2-30年没人搞得出来,到后来学术和产业界根本就放弃了,为了解释为什麼做不出蓝光LED 还发展了很多理论去解释为什麼做不出蓝光,还写进了教科书。中村修二等人就是不信这些教科书上的理论,持之以恒硬搞,还真的被他们搞出来了这一搞出来了,很多以前教科书上的理论都被推翻了要重新改写。也因为这些传统理论被改写,所以以前一些认为做不出来的半导体东西都做得出来了。由这个故事我们可以体会蓝光二极管的发明难度之大，而它的发明对理论的推动更是意义深远。 

　　身边的蓝光LED 

　　蓝色LED的出现使节电的高亮度照明器材成为可能，极大改变了人们的生活。采用蓝光LED技术的产品现在已经进入了全世界的千家万户，它既存在于广场大屏幕LED，也存在于你的相机、平板电脑、手机、电视机和电脑监视设备里。它为你照明，在全世界各地的办公室和家庭，白色灯光照亮了屋子，而它们所耗费的能源则要比白炽灯和日关灯小得多。另外，蓝光LED出现后，可以通过磷激发出红光和绿光，从而混合产生白光和其他各种颜色的光。或者与原有的红光LED和绿光LED一起产生白光和其他各种颜色的光。蓝光LED也有另外的应用，比如，蓝光光盘，从蓝光LED发展出的紫外LED也可以高效净化生活用水;光纤通信的传输效率得到提高;超长使用寿命和高电光转换效率的全固态白光光源将极大促进绿色能源开发进程。