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一颗小小的LED灯泡，让人类研究了32年，3名日本科研人员，凭借研发出蓝光LED，一举斩获诺贝尔奖！蓝光LED有何特殊之处？竟能值得颁发诺奖呢？

自从人类学会用火，黑夜就不再成为阻碍，但人类寻找更好光源的努力，一直没有停止过。电力普及后，研究更亮更耐用的灯泡，成为很多科研工作者的目标。从灯泡到节能灯，再到现在的LED灯，光线越来越亮，寿命越来越长。不过，LED研发过程充满曲折，蓝光LED研发更是困难。研发成功后，发明者一举夺得诺贝尔奖，蓝光LED研发到底有何难度？真的值一个诺奖吗？

照明发展史，就是一部人类科学史

现在，LED已经随处可见，从照明灯到手机再到平板、电视、广告牌等等，一切发光的电子设备，几乎都离不开LED。不过在LED之前，人类使用的照明设备却不尽如人意。

远古人类的活动，全靠自然光，日出而作日落而息，后来发现了火，人类制造出各种工具用来照明，延长了活动的时间，让黑夜也变得更加热闹。

工业革命之后尤其是电力普及以来，寻找更好的光源，成为很多科学家奋斗的目标，这时候就不得不提爱迪生，发明了灯泡，让夜晚的亮度大幅提升。

这时候，钨丝灯泡（白炽灯）成为最主流的照明设备。虽然它被称为19世纪最伟大的发明，但这是一种转换效率很低的照明灯具。

它通过电流加热钨丝来发光，大量电能变成了热能，只有大约10%的能量转化成光。更重要的是，因为持续加热，钨丝寿命很短，大概只能使用1000小时，使用过程中很容易损坏。

再后来，人类发明了节能灯（荧光灯），这种灯通过高电压，让灯管里的水银蒸汽发生电离，进而激发出紫外光。

紫外光再激发涂抹在灯管内壁上的荧光粉，从而发出白色的可见光。这样的工作方式，使节能灯比钨丝灯泡效率提升了3倍。

不过节能灯含有有毒的汞，频繁开关会使灯管快速老化。使用时间过久的节能灯，灯管两头会产生黑色的印记，还会频繁闪烁，这就是节能灯老化的表现。

在效率和使用寿命上，节能灯虽然比之前的灯泡有所进步，但依然不是非常理想的照明工具。

20世纪下半叶，科学家从亮度、能耗比和耐用性方面着手，致力于研发一种新型的光源。

时间来到1961年，德州仪器的两名员工加里·皮特曼和詹姆斯·比亚德，在制造激光二极管的过程中，意外发现了发光二极管，从此开启了人类照明光源的新纪元。

LED诞生记

人类发明史上，很多有用的东西，都是意外所得，用作照明的发光二极管也是如此。

皮特曼和比亚德在实验中意外发现，在砷化镓基板上的隧道二极管，会发出900纳米的近红外光。

电流从一种导体流向另一种导体时，半导体内部的电子和空穴会复合，这个过程中，电力会以光子的形式释放在两种导体的过渡层上，这种特殊的半导体就是LED。

最初的LED，发出的人眼不可见的红外光，虽然是不可见光，但依然有重要作用，那就是在遥控领域大显身手。

现在我们家中使用的遥控器，不管是电视还是空调或其他家用电器，几乎都是红外LED在发挥作用。

1962年，通用电气研究院尼克·霍伦亚克改进了红外二极管，LED终于可以发出红光，使用范围也突破遥控领域，开始在显示领域初露锋芒。因为红光显眼，而且LED省电且经久耐用，很多电器的指示灯，都开始采用红色LED。

作为一种新生事物，红光LED也没有摆脱事物发展规律，最开始上市时价格昂贵，一颗小小的显示灯就需要200美元，贵到超乎现象。

此后十多年间，从红色LED开始，橙色、黄色、绿色LED被先后研发出来，直到蓝色LED，科学家遇到了困难。

为何会出现困难呢？因为之前几种颜色，波长较长携带的能量较少，不需要二极管有太大的功率，就可以轻松激发出来。但蓝色光源波长短携带能量大，普通的二极管不足以产生蓝色光源。

不过，蓝色光源又是LED必须攻克的难关，因为红色、蓝色和绿色被称作三原色，三者混合才能产生白光。

人眼最适应的光线就是太阳光，而太阳光就是一种全光谱的白光，LED想成为照明光源，必须集齐红、绿、蓝三种颜色，然后召唤出白光。

红光绿光此前已经攻克，谁能攻克蓝光，就能将LED的使用推向一个新的高度，无数科学家为之奋斗，不过最后成功研发出蓝光LED，竟是一个最底层的日本研究员。

日本底层研究员的坚持

最早开发出蓝色LED的是美国无线电公司实验室的材料学博士赫伯特·马鲁斯卡，他采用氮化镓和镁元素，制作出蓝色LED光源，不过这种方法制作出的LED亮度太低，完全无法满足使用需求。

后来贝尔实验室和松下也加入蓝光LED的研发，他们同样采用氮化镓来制作蓝色LED，不过最后还是以失败而告终，因为氮化镓本身很难在实验室生长，再加工成正负极那就更困难了。

这两个实验室根据过往的实验得出结论，氮化镓基本不太可能制作出可用的蓝色LED。直到80年代末，距离发明出红色LED过去快30年了，蓝色LED依然只存在设想中，并没有突破可用性限制。

1986年，名古屋大学的赤崎勇和学生天野浩，在蓝宝石衬底上涂上一层氮化铝材料，并在上边生长出氮化镓晶体。

此后，两位科学家注意到，再用到面电镜观察时，晶体的发光强度似乎增强了。两人通过高能电子束照射晶体，成功制作出发蓝光的氮化镓结晶。

在实验室中虽然造出了蓝色LED，但整个制作过程非常复杂且成本高昂，不具备大规模生产的价值，不过这一研究，又让氮化物的研究有了新希望。

直到1993年，日本一个叫日亚化学的小公司里，研究员中村修二最终成功研制出蓝色LED。此时，中村修二还是这家小公司里最不受尊重的底层研究员，他的主要职责是给公司研发新产品。

当时，同行业的公司都在使用成熟的商用设备来制作LED，但日亚公司规模小预算少，中村也只能自己动手，从头开始制作红色和红外LED。从搭建仪器设备到焊管子吹玻璃，全靠中村自己一手完成。

中村的实验室，在公司内部很出名，因为每个月至少都会发生一次爆炸。每次听到爆炸声，同事们就知道中村加工石英管又失败了。

秉承着日本人的固执，中村始终坚持用氮化镓来研究蓝色LED，虽然其他同行都认为这个研究思路就是一条死胡同，但中村始终不为所动。

研发成功斩获诺奖

为了支持自己的研究，中村充分发挥自己的洪荒之力，说服公司拿出5亿日元采购生产氮化镓的设备，自己还跑到美国进修1年，只为了更好进行研究。

事实证明这钱没白花，也许是国外进修让他开了窍，也许是为了对得起公司斥巨资购买的设备，中村在赤崎勇和天野浩的制备方式中，发现了一个重要细节。

在前两个人的实验中，扫描电镜在观测氮化镓时，不可避免地会对样品进行加热。中村猜测，也许正是因为温度升高，才让氮化镓呈现出更明显的蓝色。

沿着这一思路继续想下去，中村改进了晶体制备方式，将原来的高能电子束替换成热退火方式，又在氮化镓中掺入了铝和铟。

经过不断实验，在1993年时，中村发明了双流式MOVCD，这是一种全新的用于制备半导体材料和器件的化学气相沉积技术，能制备出发射高亮度蓝光的氮化镓。

中村对外发布了他制作的蓝色LED，这颗小颗粒比过去的蓝光LED要亮100倍，颜色也非常纯正。

靠着中村的发明，日亚公司开始量产蓝光LED。作为世界上第一个突破蓝光技术的LED，日亚公司赚得盆满钵盈，从一家小企业迅速发展成业内的领头羊，连苹果都成了它的客户。

中村的这次成功，让他顺利取得了博士学位。2014年，诺贝尔奖委员会，将该年度的物理学奖颁发给中村修二、赤崎勇和天野浩，表彰他们在突破蓝光LED方面做出的巨大贡献。

不过讽刺的是，虽然中村获得大奖，蓝光LED也为日亚公司赚了几千亿日元，但公司对中村的奖励，只有区区两万日元奖金，折合人民币大约1000多元。

苦逼社畜逆袭成诺奖得主，日剧都不敢想的桥段，在现实中真实发生，本以为可以就此翻身，结果却是没有升职加薪，中村还在原来的实验室自己一个人做实验。

后来，实在忍受不了公司苛刻条件的中村，转战美国当起了大学教授，不想再在祖国继续当社畜！