изобретение синего светодиодаизобретение
Путь к синему светодиоду занял несколько десятилетий. Основная трудность: получить полупроводник с шириной запрещённой зоны около 3.4 эВ (что соответствует синему свету) и легировать его p-типом (добавить примеси для создания проводимости дырочного типа). Shuji Nakamura в японской компании Nichia впервые создал высококачественные плёнки GaN на сапфировой подложке и разработал метод термического отжига для активации акцепторов магния, получив p-GaN. В 1993 году он продемонстрировал яркий синий светодиод, а позже — первый синий лазер.
Как работает
Синие светодиоды вместе с люминофором (специальным покрытием, преобразующим часть синего света в жёлтый) дают белый свет, который освещает наши дома и улицы. Они потребляют в разы меньше энергии, чем лампы накаливания, и служат десятки тысяч часов.
💡 Shuji Nakamura был удостоен Нобелевской премии в 2014 году, но его компания Nichia первоначально выплатила ему премию всего в 200 долларов за изобретение, после чего разразился многолетний судебный процесс.
\lambda = \frac{hc}{E_g}
λ — длина волны излучаемого света (для GaN около 365 нм, но с квантовыми ямами InGaN ~ 450 нм для синего); h — постоянная Планка, h ≈ 6.626×10⁻³⁴ Дж·с; c — скорость света, c ≈ 2.998×10⁸ м/с; E_g — ширина запрещённой зоны полупроводника; для GaN E_g ≈ 3.4 эВ, для InN ~ 0.7 эВ, что позволяет настройку за счёт состава InₓGa₁₋ₓN.