诺贝尔物理学院因发明蓝光LED而获奖

时间:2017-11-01 11:03:18166网络整理admin

作者:瓦莱丽·贾米森(Valerie Jamieson)今年的诺贝尔物理学奖将拯救世界,这可能太过分了 - 但它肯定会使它更有效率该奖项授予三位发明蓝色LED(发光二极管)的半导体物理学家他们的发明改变了我们照亮世界,观看电影和存储数据的方式日本名古屋大学的Isamu Akasaki和Hiroshi Amano以及加州大学圣巴巴拉分校的Shuji Nakamura分享了800万瑞典克朗(70万英镑)的奖金我们所知道的LED是在20世纪50年代末发明的,但只有一种颜色:红色格林随后出现,但虽然两者都适用于指示灯和数字手表,研究人员真的想要一个白色LED这些正在取代传统的白炽灯泡,这些灯泡会因热量而损失大部分能量 “照明目前消耗所有电力的20%,”剑桥大学的Colin Humphreys说 “切换到LED可以节省50%,或仅在英国就可以节省超过20亿英镑”产生白光的关键是制造蓝色LED并通过一层薄薄的黄色荧光粉发光黄色和蓝色的这种组合使白光比白炽灯泡更有效但是,在20世纪80年代后期诺贝尔三重奏取得突破之前,蓝色LED一直困扰着研究人员原因是设备的制作方式 LED由夹在一起的多层半导体制成,一层具有过量的电子,另一层具有过量的带正电的空穴向器件施加电压将电子和空穴一起驱动到“填充层”中,在那里它们结合发光该光的颜色取决于半导体材料例如,红色LED由砷化镓晶体制成研究人员意识到,具有少量铟的氮化镓具有发射蓝光的完美量子特性但没有人能够制造出氮化镓填充物的半导体三明治这是因为氮化镓的晶体结构需要与周围层的晶体结构相匹配,以防止形成破坏发光特性的缺陷 1986年,赤崎和天野成功找到了一场比赛他们的诀窍是在三明治上加一层他们在覆盖着一层氮化铝的蓝宝石上生长了氮化镓与此同时,Nakamura通过在低温下生长薄层,然后在更高温度下生成后续层,找到了自己的方法来制造氮化镓晶体 Nakamura在他为之工作的日本公司的老板Nichia因缺乏进展而停止研究后不得不秘密研究他的想法 Nakamura后来起诉Nichia,并获得了超过700万美元的赔偿三人继续将他们的蓝色LED变成蓝光激光器,在蓝光播放器中找到因为蓝光的波长比红光的波长短,所以光束可以聚焦到一个小点这使您可以将更多信息填充到光盘上并将其读出,从而使蓝光光盘比普通DVD更好除了节省资金外,LED灯还可以减轻地球资源的压力由LED制成的灯持续100,000小时,比荧光灯长10倍,比白炽灯泡长100倍 “控制它们的电子电路在LED之前发出,”Humphreys说他预测会有更多的进展适应周围环境的智能照明可以将能源费用再减少5%通过改变蓝色LED上的荧光粉涂层,应该可以产生模仿阳光的照明,这在人体生物钟中起着关键作用 “这可能是时差的结束,可能会改善轮班工作人员的健康状况,他们已经被证明患癌症的风险更高”Akasaki,Amano和Nakamura将在12月的诺贝尔颁奖典礼上获奖更多关于这些主题: