0
8644
Газета Наука Печатная версия

22.10.2014 00:01:00

Гори оно все голубым светом!

Как удалось расшевелить центральную часть спектра

Тэги: нобелевская премия, физика, электроника


нобелевская премия, физика, электроника Послойная структура голубого светодиода (Blue LED) и диодная лампа справа. Иллюстрация Science Daily

В этом году нобелевской наградой отмечен успешный коммерческий продукт, нашедший самое широкое применение во всем мире. 

Ньютон в конце XVII – начале XVIII века долго спорил с Лейбницем о природе света, приводя в качестве довода разложение белого света на семь его составляющих: красный – на одном краю спектра, зеленый – в его середине и сине-фиолетовый – на противоположном спектральном полюсе. Англичанин уверял, что свет представляет собой частицы-корпускулы, хотя разноцветный спектр указывал на совокупность, как потом выяснилось, разной длины световых волн. Все они переносят разную энергию: красный свет нас согревает, а сине-фиолетовый может раздражать сетчатку глаз, не говоря уже о сжигающем кожу и убивающем микробы и вирусы ультрафиолете.

Неудивительно, что поначалу были созданы удостоенные Нобелевской премии микроволновые, или инфракрасные, лазеры-мазеры, а затем и красный с зеленым. Создание же сине-голубых потребовало десятилетия теоретико-экспериментальных исследований и развития технологий.

Свечение полупроводников заметил еще сотрудник лаборатории итальянца Гульельмо Маркони в начале прошлого века. Занимались свечением полупроводников и в одной советской лаборатории между войнами. Но все это была феноменология, не выходившая за пределы лабораторных стен.

Лишь в самом начале 1990-х создались предпосылки практического применения накопленных знаний в области микроэлектроники и сопутствующих ей технологий – использования электронных лучей для «травления» микросхем, которые все больше становились наномасштабными. Кристаллографы же дали в распоряжение ученых прочные сапфировые стекла.

Но все это не решало главной задачи, а именно – создания голубых диодов, хотя о первых красных, светивших в электронных часах и калькуляторах, уже все успели забыть. (Сейчас красные и зеленые диоды тоже широко используются, но им давно уже не тягаться с голубыми LED, Light Emitting Diodes.) И в наш век грандиозных производителей микроэлектроники трудно поверить, что прорыв был сделан всего лишь тремя упорными исследователями, в силу своей национальности по всей видимости исповедующих жизненный подход в духе восточно-философского «дзен». Речь, конечно же, идет о лауреатах Нобелевской премии 2014 года по физике – двух гражданах Японии и этнического японца с американским гражданством.

Исаму Акасаки родился в 1929 году и лишь в 35 лет окончил университет г. Нагоя, в котором был оставлен преподавать и работать в лаборатории. Именно в эту лабораторию в 1989 году, после окончания того же университета, пришел Хироси Амано (1960 г.р.). Так же долго шел к получению диплома и третий лауреат – Судзи Накамура, окончивший в 1994 году университет г. Токусима в 30-летнем возрасте. Затем он был принят на работу в небольшую химическую компанию в Японии. С накопленным опытом химика-экспериментатора Накамура перебрался в Калифорнию, где и работает сейчас в Университете Санта-Барбары.

Все трое работали в области, которую покинули многие их предшественники, потому что все знали, что нитрид галлия хоть и многообещающий в плане прямого преобразования электричества в свет, но непрактичен и нетехнологичен. Все знали, что электрический ток «гонит» электроны навстречу положительно заряженным дыркам, при встрече которых генерируются энергоемкие фотоны сине-голубого света. Но сделать практичный светодиод на основе этого полупроводника никому не удавалось.

В Нагое после тысяч трудоемких экспериментов удалось создать многослойную структуру размером с песчинку на сапфировой подложке и с примесью цинка. Но диод работал весьма тускло и не годился для промышленного использования. Эффективность удалось повысить благодаря применению нитридов индия и алюминия, но все это было не то.

Помощь пришла из-за океана, где Накамура обратил внимание на то, что в Нагое подвижность положительно заряженных дырок увеличивалась под действием электронного луча. Он объяснил соотечественникам, что электроны выбивают из дырок блокирующие их протоны водорода, что и позволило наконец-то сделать прорыв.

Вскоре был создан и голубой лазер, уменьшенная длина волны которого позволила увеличить плотность размещения информации в четыре раза. Так родились известные всем сегодня Blue-Ray диски со множеством фильмов на них. Новые LED увеличили «отдачу» белого света по сравнению с лампами накаливания почти в 20 раз, а «жизнь» лампочки до 100 тыс. часов!

Неудивительно, что за такое достижение японская «троица» удостоилась высшей научной награды.


Комментарии для элемента не найдены.

Читайте также


«Роснефть» получила премию за крупный экологический проект

«Роснефть» получила премию за крупный экологический проект

Сергей Никаноров

Компания второй год подряд становится лауреатом премии Издательского дома «Коммерсантъ»

0
399
Юрий Соловей не против реконструкции одного киноцентра

Юрий Соловей не против реконструкции одного киноцентра

Сергей Киселев

0
133
Аэропорты Кубани — в списке приоритетных проектов

Аэропорты Кубани — в списке приоритетных проектов

Виталий Барсуков

0
398
Москва и Кабул укрепляют новый канал стратегической коммуникации

Москва и Кабул укрепляют новый канал стратегической коммуникации

Андрей Серенко

Россия и Афганистан делают ставку на «дипломатию Совбезов»

0
640

Другие новости

Загрузка...
24smi.org