藍(lán)色發(fā)光二極管，即藍(lán)光LED，是能發(fā)出藍(lán)光的發(fā)光二極管，其發(fā)明獲譽(yù)為“愛(ài)迪生之后的第二次照明革命”。藍(lán)光LED的發(fā)明，使得人類湊齊能發(fā)出三原色光的LED，得以用LED湊出足夠亮的白光。白光LED燈的發(fā)明，大幅提高了人類的照明效率。

2014年，日本名古屋大學(xué)和名城大學(xué)教授赤崎勇、名古屋大學(xué)教授天野浩和美國(guó)加利福尼亞大學(xué)教授中村修二因“發(fā)明高亮度藍(lán)色發(fā)光二極管，帶來(lái)了節(jié)能明亮的白色光源”共同獲得當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

發(fā)現(xiàn)歷程

1971年，雅克·彭哥芬（Jacques Pankove）和艾德·米勒（Ed Miller）兩人論證了用摻鋅（Zn）的氮化鎵（GaN）制造出藍(lán)光LED的可能性——盡管隨后他們?cè)斐龅牡谝粋€(gè)用氮化鎵制成的LED是發(fā)綠光的。1972年，斯坦福大學(xué)的赫伯·馬洛斯卡（Herb Maruska）與威利·懷恩斯（Wally Rhines），以及該校的材料科學(xué)與工程學(xué)博士研究生們研發(fā)出了第一種能發(fā)出藍(lán)紫光的LED。這種LED的材料為摻鎂（Mg）的氮化鎵。。1974年，美國(guó)專利局將上述成果的專利權(quán)授予了Maruska，Rhines和斯坦福大學(xué)教授大衛(wèi)·史蒂文森。直到今天，摻鎂（Mg）的氮化鎵都仍然是所有商用藍(lán)光LED和激光二極管的基礎(chǔ)材料。但是，用摻鎂（Mg）的氮化鎵制造出的藍(lán)光二極管發(fā)出的光太弱，不足以投入實(shí)際使用。而且，隨后關(guān)于氮化鎵元件的研究也遲遲未能獲得突破。1989年8月，Cree公司推出的第一款商用藍(lán)光LED使用的材料就不是氮化鎵，而是一種間接帶隙半導(dǎo)體碳化硅（SiC）。這種藍(lán)光LED效率極低，甚至不能達(dá)到0.03%。

1980年代初，在日本名古屋大學(xué)，已是年過(guò)五旬的赤崎勇帶著學(xué)生天野浩重啟了有關(guān)氮化鎵的研究。1986年，他們成功制出了以前被認(rèn)為不可能制造出的氮化鎵晶體。1989年，他們發(fā)現(xiàn)這將電流通入晶體的話，后者的發(fā)光可以得到增強(qiáng)。隨后，日亞化學(xué)工業(yè)的員工中村修二注意到了赤崎勇師徒的研究成果。他順著師徒的研究方向，最終在1993年制出了高亮度的藍(lán)光LED。2014年，藍(lán)光LED的發(fā)明人中村修二與天野浩與赤崎勇獲得了該年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

原理

1980年代后期的兩項(xiàng)突破為藍(lán)光LED的發(fā)明奠定的基礎(chǔ)——一項(xiàng)是氮化鎵外延技術(shù)的發(fā)展，另外一項(xiàng)是P型半導(dǎo)體的摻入。藍(lán)光LED包含數(shù)種不同的氮化鎵（GaN）層。中村修二在其中摻入了銦（In）和鋁（Al），使得其照明效率大幅提高。

意義及爭(zhēng)議

藍(lán)光LED的發(fā)明，使得人類得以用LED湊出足夠亮的白光。而發(fā)白光LED的效率比白熾燈要高上不少。白光LED促成了各種LED顯示屏的發(fā)明，也促進(jìn)了照明效率的提高。特別是，后者使得人類降低碳排放、對(duì)抗氣候變遷成為可能。

但是，也有人擔(dān)心藍(lán)光LED發(fā)出的藍(lán)光可能對(duì)人眼造成危害。因?yàn)樗{(lán)光可能導(dǎo)致黃斑變性。

專利問(wèn)題

赤崎勇在名古屋大學(xué)擔(dān)任教授時(shí)將研究成果申請(qǐng)了專利，為名古屋大學(xué)帶來(lái)了大約14億日元以上的專利收入。2006年，名古屋大學(xué)為了表彰赤崎勇教授的研究成就，在校內(nèi)建造了赤崎紀(jì)念研究館，用于各項(xiàng)研究工作。

藍(lán)光LED的發(fā)明人中村修二的專利權(quán)曾一度被日亞化學(xué)工業(yè)剝奪。而他得到的獎(jiǎng)金僅有2萬(wàn)日元。無(wú)奈的中村修二只得把日亞化學(xué)告上法庭。最終，法院裁決日亞化學(xué)應(yīng)賠償中村修二200億日元。這一結(jié)果曾一度震驚日本社會(huì)。但是，日亞化學(xué)卻不服判決，提出上訴。在數(shù)年的拉鋸戰(zhàn)后，法院最終裁定日亞化學(xué)賠償中村修二8.4億日元。中村修二最終也只得接受這一判決結(jié)果。