Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Нитрид галлия, мотороллер и нобелевская премия

05.02.2016 Наука и жизнь

Один из лауреатов Нобелевской премии в области физики за 2014 год, доктор наук Хироси Амано, посетил МГУ имени М.В.Ломоносова, где прочёл 2 июня лекцию о продолжительной и непростой истории открытия светло синий светодиода.

Первый светодиод создал американский физик Ник Холоньяк в начале 60-х годов прошлого века, и он был красного цвета. Спустя пара лет были изобретены светодиоды, излучающие желтый и зеленый свет, а вот светло синий цвет не поддавался экспериментаторам впредь до 90-х. О том, из-за чего потребовалось целых 30 лет на то, дабы светодиод начал светить синим цветом, и, основное, через какие конкретно трудности было нужно пройти, поведал в собственной лекции в прошлый вторник один из авторов изобретения, доктор наук Хироси Амано.

Лекция доктора наук Хироси Амано, посвященная истории создания светло синий светодиодов на базе нитрида галлия прошла 2 июня 2015 года в МГУ имени М.В.Ломоносова. Доктора наук Хироси Амано, одного из трех лауреатов Нобелевской премии в области физики за 2014 год, аудитории воображал лично ректор МГУ Виктор Антонович Садовничий.Нитрид галлия, мотороллер и нобелевская премия Сфотографироваться с Нобелевским лауреатом по физике возможно было по окончании лекции, но лишь под внимательным присмотром ректора МГУ. По окончании лекции с доктором наук Хироси Амано была возможность пообщаться в непринужденной обстановке.‹ ›

В 1975 году Билл Пол и Гейтс Аллен основывают Микрософт, а годом позднее Стив Джобс и Стив Возняк собирают первый ПК Apple-I. Сейчас в Японии у студента Хироси Амано, вдохновленного зарождающейся компьютерной эрой, появляется мечта о том, дабы поменять мир посредством светло синий светодиода. Подобные жажды поменять мир характерны многим молодым людям, но только единицам удается воплотить их в судьбу.

В Нагойском университете, тогда еще студент, Хироси Амано знакомится с доктором наук Исаму Акасаки, что делается его научным руководителем. И в первой половине 80-ых годов XX века Амано защищает собственный дипломный проект, посвященный проблеме создания светло синий светодиода на базе нитрида галлия. 

Стоит сообщить пара слов о том, отчего же создание светло синий светодиода воображало такую громадную проблему. Светодиод – это полупроводниковый прибор, в котором электроны под действием напряжения смогут переходить между двумя уровнями энергии: валентной зоной и зоной проводимости. Расстояние между этими уровнями именуется шириной запрещенной территории.

Чем она шире, тем больше энергии необходимо электрону, дабы ее «перепрыгнуть». В зависимости от полупроводникового материала переход между уровнями энергии может сопровождаться выделением тепла – и тогда мы возьмём простой диод, что не светится, либо испусканием кванта света – вот тогда получается настоящий светодиод. То, каким светом будет светить диод, зависит от ширины запрещенной территории.

Если она узкая, тогда светодиод светит красным, а вдруг широкая – тогда синим либо кроме того ультрафиолетом. На роль полупроводникового материала, у которого имеется одновременно и широкая запрещенная территория, и возможность излучения света, подходит одно вещество – нитрид галлия. И все бы ничего, но создать материал с нужной кристаллической структурой выяснилось очень сложно.

Как раз эту проблему – как сделать нитрид галлия как следует и дешево, удалось решить Хироси Амано.

По словам Амано, собственную работу они начинали делать практически «на коленке», потому, что средства на опыты были очень ограничены. Что, фактически, и не страно – финансировать амбициозные опыты молодого изобретателя желающих в то время не было. Тем более кое-какие большие компании перед этим отказались от разработки светло синий светодиода после десяти лет бесплодных попыток. 

Для собственных опытов Амано собрал установку – реактор для синтеза, в котором он пробовал создать пленку из нитрида галлия на сапфировой подложке. Проводя опыт раз за разом, он приобретал все те же неудовлетворительные результаты, уровень качества приобретаемого нитрида было не на высоте.

В то время, когда число опытов перевалило за полторы тысячи, Амано осознал, что двигается не в том направлении, в этот самый момент ему вспомнилась одна дискуссия в лаборатории, посвященная проблемам роста кристаллов. Чтобы создать светодиод на нитриде галлия, нужно создать из него ровную пленку без недостатков на подложке из сапфира.

Но процесс осаждения проходит при температуре выше 1000 градусов, а отличие в особенностях нитрида подложки и галлия ведет к неравномерному большому числу и росту кристаллов недостатков. Амано пришла в голову мысль сделать между ними промежуточный слой из нитрида алюминия. Мысль была успешной, и в 1985 году в первый раз удалось создать пленку из нитрида галлия нужного качества.

Но на этом работа не закончилась. Необходимо было выполнить еще большое количество опытов, а неприятность недочёта средств никуда не провалилась сквозь землю. Дорогостоящих устройств, каковые были очень необходимы для работы, у Амано не было, исходя из этого ему приходилось обнаружить иногда очень нестандартные выходы из обстановки.

К примеру, чтобы измерять спектры низкотемпературной фотолюминесценсции, ему приходилось ездить в университет в соседнем городе. В течение целого года, три раза в неделю, будущий лауреат Нобелевской премии садился на скутер, забирал необходимые образцы и ехал снимать спектры. Дорога туда-обратно занимала около двух часов.

Но израсходованное время не осталось без следа, и в первой половине 90-ых годов двадцатого века в мире появляется первый серийный светло синий светодиод.

По окончании появления светло синий светодиода у нас появились цветные дисплеи: вместе с красным и зеленым светло синий формирует полную палитру цветов. А с развитием разработки, благодаря которой стало вероятно изготовление замечательных светодиодов светло синий либо ультрафиолетового света, у нас появились популярные в наше время энергосберегающие лампочки. 

Из-за чего светодиод светло синий, а лампа светит белым светом? Тут все дело в слое особого вещества — люминофора, которым покрыта лампа. Люминофор может поглощать свет одной длины волны, маленькой, как у ультрафиолета либо светло синий света, а испускать уже более длинноволновый – тогда окажется зеленый, желтый либо красный.

Избыток же энергии наряду с этим рассеивается в виде тепла. В случае если наложить все три этих цвета один на другой, то человеческий глаз будет принимать его как белый свет. Исходя из этого светло синий либо невидимый глазу ультрафиолет от светодиода в лампы преобразовывается люминофором в приятный белый свет. 

Кроме энергоэффективного освещения, технологии на базе нитрида галлия, созданные при участии доктора наук Амано, употребляются для замечательных высокочастотных транзисторов. Вторая область, которая представляется доктору наук перспективной, это разработка разработки очистки воды посредством светодиодов, излучающих ультрафиолет. Чистая вода, как и дешёвый недорогой свет, до сих пор, к сожалению, остается громадной проблемой для огромного числа людей на Земле.

Исходя из этого разработка, в которую мало кто верил сперва, и которая создавалась на личном энтузиазме исследователей, может вправду сделать жизнь людей лучше. 

Фото автора

Создатель: Максим Абаев

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

Создание синего светодиода


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , , ,