日前，2014诺贝尔物理学奖揭晓，获奖者是发明发光二极管（LED）的三名日本科学家（赤崎勇、天野浩、中村修二）。1993年日亚化学公司的中村修二等人开发出首个明亮蓝色的LED照明成品，集齐了红、绿、蓝三色，引发了照明技术革命。 当日本人再次捧起诺贝尔奖，他们的人数达到了22人。

红、绿、蓝三色光源

小城青年的抱负

26年前的某一天，在日本小城阿南，一位日亚公司职员叩开了董事长办公室的门。

他说，自己搞了十年的磷化镓砷化镓单晶生长，打算做点别的。

董事长对这个有志青年非但没有责怪，而且还给了500万美元的设备支持。

三年后，这位员工就在《应用物理快报》上发表了生平第一篇英文文章：一种用于生长氮化镓新颖的金属有机物化学气相沉积法。

此文一出，震惊半导体界。他解决了半导体蓝光光源薄膜材料的制造工艺难题，而且用的氮化镓正是I II-V族半导体材料中最具有希望的宽禁带光学材料。

他就是中村修二，也是今年诺尔贝物理学奖的得奖者之一，另外两位是赤崎勇、天野浩。他们凭借在上世纪90年代分别独立开发出蓝光LED技术，将新开发的蓝光LED光源与已有的红光与绿光LED光源，人们终于可以通过三原色原理产生更加自然和实用的白光照明光源。他们将共同分享800万瑞典克朗(约合120万美元)的奖金。

被告知获奖的消息时，正在日本的中村修二教授还在睡觉，他对记者表示：“这简直难以置信。”

少有人走的路

更加难以置信的是他走了一条少有人走的路。其实，科学家对于氮化镓并不陌生，关于它的能带结构、PN导电类型调控以及发光特性著述颇丰，只是实现器件化很难。难在基板材料与氮化镓晶格不匹配。

所以，业界都避开了死胡同，开始疯狂地寻找能生长在砷化镓基板上的硫化锌、硒化锌等II-VI族半导体，可惜这些替代品发光效率并不高，而且使用寿命很短。

土豪们把II-VI族半导体的山头都占满了，但是偏偏输给了单枪匹马独辟蹊径的屌丝。

中村修二没有实验员，没有助手，但却仅用了4年就克服了两个重大材料制备工艺难题，一个是高质量氮化镓薄膜的生长；另一个是氮化镓空穴导电的调控。

前者他改进了金属有机物气相生长过程中组分气流进入的方式，经过多达500次试验，终于在普通蓝宝石基片上获得高电子迁移率的氮化镓薄膜。

而后者则是他站在巨人肩膀上的灵光一现。这里的巨人就是与他分享诺贝尔物理学奖的赤崎勇、天野浩。

1986年，赤崎勇和天野浩首次制成高质量的氮化镓晶体，他们所采用的方法是在蓝宝石衬底上涂上一层氮化铝材料，并在上面生长氮化镓晶体。

之后，他们在创设p层的工作上取得突破性进展。当赤崎勇和天野浩在扫描电镜下观察培养出的氮化镓晶体时，他们无意间注意到在用电镜观察时晶体的发光强度似乎增强了，这说明扫描电镜产生的电子流能够提升p层的效率。到了1992年，他们终于制成第一个发蓝光的二极管。

此后媒体报道，他们发现镁掺杂的氮化镓薄膜利用电子束辐射可以实现空穴导电。而这则消息启发了中村修二。他在实验中惊奇地发现，只要控制工艺中的氢气浓度就可以大规模地得到p型掺杂材料。

1994年4月，当中村修二在美国旧金山举办的春季材料会议上打开他发明的蓝色激光器那一瞬间，全场掌声雷动。

上帝说，要有光

中村修二发明的氮化镓发光二极管不止发光还有巨大的潜在能量。

比如，它利用深紫外发光可以提升生活用水的净化效率；使得光纤通信的传输效率得到提高；超长使用寿命和高电光转换效率的全固态白光光源推动绿色能源进程。

美国能源部报告指出，2027年，如果用半导体发光技术取代现有主要照明工具的话，将可以节省近660TWh，相当于让40个1000兆瓦的发电站停工。

杜祥琬院士也帮中国算了一个帐：如果都改用节能灯，可以节约一千亿度电，长江三峡每年是800亿度，就是说我们能节约一个三峡还要多。

由于全世界有1/4的电力被用于照明用途，更加节能高效的灯具在全球压缩二氧化碳排放的大背景下将具有愈发重要的意义。

LED灯还将帮助全球超过15亿人告别没有照明的时代，LED灯更低的能耗将让采用当地太阳能小型电站电力实现照明成为可能。

也正是因为他们对于人类做出的巨大贡献，才最终与自1901年以来共196名德高望重的诺贝尔获奖者并列于长长的名单之上。

在颁奖词中，诺贝尔奖委员会写道：“白炽灯照亮20世纪，而LED灯将照亮21世纪。”