Синий светодиод

История создания

Первый синий светодиод был создан ещё в 1971 в компании RCA. Его разработал Жак Панков, создавший светодиод на основе нитрида галлия.

Первые промышленные синие светодиоды на основе карбида кремния серийно выпускались в 1980-х годах, в том числе и в СССР. Однако их яркость была весьма невелика, поэтому они не получили существенного распространения.

В конце 1980-х годов Исаму Акасаки и Хироси Амано в университете Нагойи создали синие светодиоды на основе нитрида галлия, усовершенствовав метод эпитаксиального выращивания кристалла. В начале 1990-х годов японский инженер Сюдзи Накамура, работавший в то время на японскую корпорацию «Nichia Chemical Industries», создал технологию промышленного выращивания синих и зелёных светодиодов, применив жёлто-зелёные люминофоры на основе алюмо-иттриевых гранатов для покрытия синих светодиодов и создания светодиодов белого свечения. «Nichia Chemical Industries» выплатила Накамуре денежную премию, в то время эквивалентную 2000 долларов США. Изобретатель же посчитал, что его изобретение оценили недостаточно. Он обратился в суд и отсудил у «Nichia Chemical Industries» сумму в японских йенах, эквивалентную 7 млн долларов США.

К 1993 году компании «Nichia» удалось начать промышленный выпуск синих светодиодов нового типа. К 2002 году доля производства синих светодиодов у компании возросла до 60 процентов от общего объёма производства.

На этом же принципе удалось создать ультрафиолетовые светодиоды.

В 2014 году за создание синих светодиодов японцам Исаму Акасаки, Хироси Амано и Сюдзи Накамуре (гражданин США) присуждена Нобелевская премия по физике.

Технологии

Задача состояла в разработке недорогих светодиодов, основанных на полупроводниках с большой шириной запрещённой зоны, поскольку энергия излучаемых фотонов, возникающих при рекомбинации электронов и дырок, зависит именно от этой величины. Полупроводниками с большой шириной запрещённой зоны являются карбид кремния, соединения элементов II и IV группы таблицы Менделеева и нитриды элементов III группы. Однако у светодиодов на основе карбида кремния оказался слишком мал КПД и низок квантовый выход излучения. У светодиодов на основе оксида цинка было слишком большое сопротивление, из-за этого они перегревались. Наиболее перспективными материалами были нитрид галлия, нитрид алюминия и нитрид индия, а также их тройные соединения.

Технологии

Задача состояла в разработке недорогих светодиодов, основанных на полупроводниках с большой шириной запрещённой зоны, поскольку энергия излучаемых фотонов, возникающих при рекомбинации электронов и дырок, зависит именно от этой величины. Полупроводниками с большой шириной запрещённой зоны являются карбид кремния, соединения элементов II и IV группы таблицы Менделеева и нитриды элементов III группы. Однако у светодиодов на основе карбида кремния оказался слишком мал КПД и низок квантовый выход излучения. У светодиодов на основе оксида цинка было слишком большое сопротивление, из-за этого они перегревались. Наиболее перспективными материалами были нитрид галлия, нитрид алюминия и нитрид индия, а также их тройные соединения.