Светодиодные лампочки, экраны телевизоров, смартфонов, планшетов и компьютеров – все они светятся белым цветом. И в этом не будет чего-то странного, пока не узнаешь, что белые светодиоды самом деле светят синим цветом. Изобретение синего светодиода стало одним из крупнейших прорывов в электронике, позволив ей стать такой, какая она есть сегодня.
Светодиод по своей сути – это сочетание нескольких металлов, которое начинает светиться при пропускании через него электрического тока. Свечение возникает потому, что электрону, чтобы перейти из одного металла в другой в точке их сочетания, нужно лишиться части своей энергии, которую он же и излучает в виде фотона света.
Явление световой эмиссии у полупроводников открыли в 1907 году — тогда пионер в области радио Генри Раунд заметил, что карбид кремния светится при прохождении через него тока. Однако он не смог объяснить это явление.
Только за полвека спустя Ник Холоняк изобрел первый практический светодиод красного цвета. Их начали массово использовать для индикации и в дисплеях. В 1970-х начали появляться яркие красные светодиоды и лазерные диоды.
На тот момент индустрия выпускала светодиоды многих цветов, но синий спектр оставался недосягаемым. А без него было невозможно создать один из главных типов светодиодов — светодиод с белым светом. Ведь белый цвет достигается с помощью желтого фосфора, который освещается синим спектром.
Японец Исаму Акасака начал работать над синим светодиодом в начале 1970-х годов в исследовательском институте Matsushita Research Institute в Токио. Впоследствии ученый изменил место работы на Nagoya University. В 1985 году в лабораториях этого заведения Акасака удалось создать первый качественный кристалл нитрида галлия, а а впоследствии — синий светодиод. Понадобилось еще около десяти лет труда, качество кристалла нитрида галлия (GaN) оказалась достаточной для генерации эффективного и яркого света. В 1996 году был продемонстрирован первый диодный лазер синего цвета.
Появление такого светодиодного лазера сразу всколыхнула мир, ведь он позволял решить ряд проблем электроники, например, разместить фильм в качестве Full HD на один оптический диск. Тесты первых таких девайсов начались в 1998 году и сегодня они известны как проигрыватели Blu-ray.
Также синие светодиоды позволили получить эффективный источник света. Компания Nichia выпустила первый коммерческий белый светодиод в 1996 году. В 1999 году аналитики Optoelectronics Industry Development Association предположили, что к 2010 LED-лампы будут выдавать 50 люмен на ватт.
Сегодня LED-лампы выдают более 100 люмен на ватт и предлагают ряд оттенков. Уже никого не удивляют световые панели и лампы, которые способны отображать 16 млн цветов и 50000 оттенков белого.
Экраны современных смартфонов и компьютеров также были бы невозможны без синего светодиода. Это касается как OLED-экранов, так и LCD-дислпеив.
Несмотря на такой прорывной изобретение признание к и сам Акасака пришло поздно. Ему было уже 85 лет, когда в 2014 году по синий светодиод ему вручили Нобелевскую премию. Однако в любом случае Акасака прожил достаточно долго, чтобы собственными глазами увидеть, как его изобретение освещает каждый уголок нашего мира. Ученый умер от пневмонии 1 апреля 2021.
По материалам: IEEE
