●日经BP社（日本）专题报道

　　20 世纪90年代中期使得超过人类身高的超大屏幕全彩显示器成为可能、2000年前后又为手机屏幕彩色化做出贡献的，就是高亮度蓝色发光二极管。蓝色发光二极管技术还成为了开发蓝色激光器的基础，其实用化使得录制高清节目的蓝光成为现实。高亮度蓝色LED通过与红色和绿色LED组合便可制造出各种颜色，接踵而 来的便是促生出取代白炽灯和荧光灯的新一代节能照明巨大市场。

　　　　日本的企业及大学为开发高亮度蓝色LED做出了巨大贡献。在GaN LED的研究阶段，名古屋大学赤崎勇教授(现为名城大学特聘教授)领导的研究小组取得了出色的成果。在之后的实用化及高亮度化阶段，日亚化学工业的中村修 二(现为美国加州大学圣塔芭芭拉分校教授)发挥了重要作用。1995年1～3月《日经电子》连续报道了中村从GaN类蓝色LED的研究开始到产品化为止的 故事，此次本站将刊登该系列报道，希望能向读者展现在该技术开发过程中，技术人员的艰辛与快乐. 

　　中村在进入该公司后一直在开发金属Ga、InP、GaAs、GaAlAs等单结晶材料及多结晶材料。为了节约经费，从设备到部件加工的整个过程均由中村一人完成。虽然开发最终取得成功，并顺利启动了业务，但产品却卖不出去。焦急之下，中村选择了蓝色发光二极管作 为下一研究课题，而这是一种只要能业务化必定会畅销的产品。

　　　　总部位于日本德岛县阿南市的日亚化学工业(以下简称日亚，注1)是当地颇为有名的公司。因为该公司有长达三周的夏季休假制度。员工将这一长假全部用到了阿波舞的练习上。而且到阿波舞演出正式举行时，该公司还会派出员工组成的“日亚方阵”跳上大街。

　　注1)日亚化学工业是总部位于日本德岛县阿南市的化学品厂商。员工数量在 1994年4月为640名，销售额在1993年1月～1993年12月为167亿日元。主要产品为CRT及荧光灯等使用的荧光体材料，占销售额的8 成～9成。此外还制造化合物半导体材料、真空蒸镀材料、溅射靶材以及液晶面板背照灯等使用的EL(场致发光)灯等。公司成立于1956年12月。在中村 1979年进入公司时，销售额约为40亿日元，员工数量约为200名。 

　　日亚在一举成为全球闻名的公司是在1993年底(表1)。这源于该公司开发出了亮度达到1cd的蓝光发光二极管，并成功实施量产。曾一度被公认“要到 21世纪才能实现”的高亮度蓝色发光二极管由此顺利地进入了实用期注2)。

　　注2)日本电子机械工业会(EIAJ)电子显示器和电子管业务委员会电子显示器 2000年研究会在1993年7月公布的《电子显示器产业2000年前景调查研究报告》中曾这样描述：“在可视LED中，蓝光LED被公认为最难实现高亮度化的产品，而且实际的开发进展也颇为缓慢，为了在2000年达到1cd，业界几乎找遍了一切可能性”。 

　　对于日亚的壮举，该领域的技术人员及研究人员与全世界一样感到震惊。而更惊奇的是，实现如此壮举的，并非在该领域长期从事研究的海内外知名大学，也非大型电子厂商，而是一家地方城市的化学厂商。由此，日亚的称呼从“夏季休假的日亚”变成了“蓝光发光二极管的日亚”。

　　为了孩子选择回乡

　　　　几乎全靠一己之力开发成功高亮度蓝色发光二极管的是当年40岁的研究人员中村修二(图1)。中村1979年从德岛大学研究生院毕业后进入日亚。专业是电子工程学。

　　学生时代，中村当然向往到东京或大阪等大城市工作。但到了毕业参加工作时，中村却已经有了孩子。他在上大学时就结婚了。

　　　　“单身的话，可以留在城市闯一闯。但有了孩子的话，还是到乡下生活的好。不想因为工作而牺牲家庭”。正是这种想法最终使中村与日亚结下了不解之缘。

　　　　但并不是说中村就没有犹豫过。实际上，中村也曾到总部位于京都的京瓷面试过。尽管通过了严格的考试，顺利获得了进入京瓷的机会，但结果中村还是放弃了。最后，中村选择留在了当地，也就是妻子娘家的所在地德岛市。

　　　　日亚是中村的大学导师介绍的。虽然自己的专业是电子工程学，但中村希望从事材料开发工作，因此导师向他推荐了 这家公司。不过，当中村来到日亚时却颇感意外。这只是一家员工仅200人的小型化学公司，到处都有一股刺鼻的硫化氢(H2S)的气味 注3)。“这家公司怎么这么脏啊！”，这就是日亚给中村留下的第一印象。

　　注3)硫化氢的气味类似臭鸡蛋味。

　　“濒死”的开发课

　　　　进入日亚后，中村被分到了开发课。进入公司后中村发现，这里的员工全部都是阿南附近的人，像他这样来自德岛的还真少见。而且，中村还是该公司第一个学电子专业的员工。中村感觉公司是考虑到他学的专业与众不同，所以才把他分配到可以做新业务的开发部门的。 

　　中村最初负责的开发课题是提炼用于化合物半导体GaP 注4)中的金属Ga材料。虽说是开发课，但其实只是一名课长带着两名开发人员和几个助手的小部门。办公场所是由带屋顶的停车场改造的，只是在四周增加了围墙，十分简陋(图2)。

　　注4)GaP(磷化镓)是III-V族化合物半导体的一种。属于能 带为 2.3eV的间接迁移型。通过电子-空穴的再结合可获得较强的发光现象(主波长为590nm)，因此可用作发光二极管的材料。但波长 580nm～590nm的黄色发光二极管用材料目前大多使用可获得高亮度的GaAsP及In-GaAlP等。

　　现在用于对废弃物进行化学处理。气味仍像当年一样刺鼻。在置物架上，中村曾经用过的石英管还放在那里，只是上面布满了灰尘。

　　在开始提炼金属Ga的几个月后，营业部门要求除了金属Ga之外还要制造有望畅销的GaP。当时开发课 已经处于垂死状态，甚至开始有传言说“马上就要撤销了”。在这种情况下，恐怕也只有启动这一有望形成赚钱的业务了。公司随即指定中村来负责开发。当时的开发人员有两名。一名继续负责金属Ga的提炼，而另一名，也就是中村，则开始着手开发GaP。

　　　　表面上听起来这是“为了开拓新业务而进行的开发课题”，但实际情况仍然严峻。因为并没有预算。所以无法购买相关设备。也买不起昂贵的部件。结果，只有完全靠自己来制造有关设备(图3)。

　　黄昏时分的“爆炸惯犯”

　　　　要使GaP实现结晶生长，需要使用昂贵的石英管。操作时，将石英管的一端封上，在管的两端放置金属Ga和P。然后再封上另一端，对管内进行真空处理。之后加热石英管，内部的材料就会气化，相互反应便可形成GaP。最后割开石英管，将反应生成物取出就能获得GaP。

　　　　不过，问题是如何处理使用过的石英管。由于石英管价格昂贵，因此不能用完就扔掉。至少在日亚不能这样做。于是，中村决定将切断的石英管重新焊接起来，进行再利用。

　　　　从那以后中村就开始没完没了地焊接石英管。“我进入公司难道就是为了当一个焊工吗？”，中村不止一次地问自己。而且最头疼的是爆炸事故频频发生。对封有Ga和P的石英管进行高温加热使，管内的压力会上升到20～30个大气压。这 时，只要焊接部位有小小的损伤或是强度不足的话，石英管就会破裂。

　　　　早上将材料封到石英管中。下午开始加热，当温度达到最高时正好是傍晚。爆炸总是发生在要下班的时候。巨大的声响往往传遍整个公司。“又是中村”。员工们一边调侃着，一边赶紧回家。

　　......    更多精彩内容，请见《LED专刊》，咨询服务热线：0755-86149050