اختراع الصمام الثنائي الباعث للضوء الأزرقاختراع
استغرق الطريق إلى الصمام الثنائي الباعث للضوء الأزرق عدة عقود. الصعوبة الرئيسية: الحصول على شبه موصل بعرض نطاق محظور يبلغ حوالي 3.4 إلكترون فولت (الذي يتوافق مع الضوء الأزرق) وتطعيمه من النوع p (إضافة شوائب لتوليد موصلية من نوع الفجوات). قام شوجي ناكامورا في شركة نيشيا اليابانية لأول مرة بإنشاء أغشية GaN عالية الجودة على ركيزة من الياقوت وطوّر طريقة التلدين الحراري لتنشيط مستقبلات المغنيسيوم، مما أدى إلى الحصول على p-GaN. وفي عام 1993، عرض صماماً ثنائياً باعثاً للضوء الأزرق الساطع، ولاحقاً – أول ليزر أزرق.
كيف يعمل
تعطي الصمامات الثنائية الباعثة للضوء الأزرق مع الفوسفور (طلاء خاص يحول جزءاً من الضوء الأزرق إلى أصفر) ضوءاً أبيض يضيء منازلنا وشوارعنا. تستهلك طاقة أقل بكثير من المصابيح المتوهجة، وتدوم لعشرات الآلاف من الساعات.
💡 حصل شوجي ناكامورا على جائزة نوبل عام 2014، لكن شركته نيشيا دفعت له في البداية مكافأة قدرها 200 دولار فقط عن الاختراع، مما أدى إلى نزاع قضائي استمر لسنوات.
\lambda = \frac{hc}{E_g}
λ — الطول الموجي للضوء المنبعث (بالنسبة لـ GaN حوالي 365 نانومتر، ولكن مع الآبار الكمومية InGaN ~ 450 نانومتر للضوء الأزرق)؛ h — ثابت بلانك، h ≈ 6.626×10⁻³⁴ جول·ثانية؛ c — سرعة الضوء، c ≈ 2.998×10⁸ م/ث؛ E_g — عرض النطاق المحظور لشبه الموصل؛ بالنسبة لـ GaN، E_g ≈ 3.4 إلكترون فولت، ولـ InN ~ 0.7 إلكترون فولت، مما يسمح بالضبط من خلال تركيب InₓGa₁₋ₓN.