Вісник НАН України. 2015. № 2. С. 37-43.
https://doi.org/10.15407/visn2015.02.037
БЄЛЯЄВ Олександр Євгенович —
член-кореспондент НАН України, в.о. директора
Інституту фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України
КОЧЕЛАП Вячеслав Олександрович —
член-кореспондент НАН України, завідувач відділу теоретичної фізики
Інституту фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України
ЧАРІВНІ ПОДОРОЖІ В БЛАКИТНЕ СВІТЛО
Нобелівську премію з фізики 2014 року було присуджено Ісаму Акасакі (Isamu Akasaki), Хіросі Амано (Hiroshi Amano) і Сюдзі Накамурі (Shuji Nakamura) за розроблення блакитних оптичних діодів, які дозволили впровадити яскраві та енергоощадні джерела світла.
Ключові слова: блакитні оптичні діоди, Нобелівська премія, І. Акасакі, Х. Амано, С. Накамура.
Fascinated Journeys into Blue Light – саме так назвав свою Нобелівську лекцію один з лауреатів Нобелівської премії 2014 р. з фізики професор Ісаму Акасакі (Isamu Akasaki). Як відомо, у жовтні 2014 р. Нобелівський комітет повідомив, що премію з фізики присуджено японським ученим Ісаму Акасакі (Isamu Akasaki) і Хіросі Амано (Hiroshi Amano), а також американцю японського походження Сюдзі Накамурі (Shuji Nakamura) за розроблення блакитних оптичних діодів, які дозволили впровадити яскраві та енергоощадні джерела світла. У коментарі Нобелівського комітету зазначено: «Світлодіоди червоного і зеленого діапазонів придумали давно, але нам не вистачало синіх діодів. Якщо маємо червоний, зелений і блакитний – отримуємо біле світло, як показав свого часу Ньютон. Тепер, завдяки розробленню блакитного світлодіода, ми одержали біле світло і лампочки, які можна використовувати дуже довго. Ця технологія впливає й на інші технології і поліпшує життя кожного з нас».
Історія цього відкриття зайвий раз засвідчує, як результати фундаментальних досліджень змінюють наше життя на краще. Хоча це потребує часу, іноді досить тривалого. Тому, на наш погляд, цікаво повернутися років на сто назад, у 1907 р., коли Генрі Раунд, асистент нобелівського лауреата 1909 р. Гільєрмо Марконі, вперше спостерігав випромінювання кристала карборунду (карбіду кремнію) при проходженні струму через точковий контакт з металом. Це явище, що виникає в контакті метал – напівпровідник, детально дослідив у 20–30-ті роки минулого століття радянський учений Олег Лосєв, який працював у нижньогородській радіолабораторії. Свій діод Лосєв створив також на основі карборунду і спостерігав слабке блакитне і жовтувато-зелене свічення. Хоча коефіцієнт перетворення електричної енергії на світлову був дуже низький, учений висловив думку про можливість створення на цій основі безінерційного джерела світла та швидкої передачі сигналів на відстані, тобто передбачив народження оптоелектроніки. Втім знадобилося кілька десятиліть для теоретичного обґрунтування явища електролюмінесценції, а саме, випромінювання світла при проходженні електричного струму. Взагалі, є різні механізми електролюмінесценції твердих тіл, однак найефективнішим виявився механізм електроно-діркової випромінювальної рекомбінації, який реалізується в напівпровідникових матеріалах. Під час випромінювальної рекомбінації електрон і дірка анігілюють з випромінюванням світлового кванта – фотона з енергією, близькою до ширини забороненої зони в електронному енергетичному спектрі матеріалу. Більшість поширених напівпровідників, наприклад сполуки А2В6 та А3В5, мають ширину забороненої зони, що відповідає інфрачервоному, ближньому інфрачервоному та довгохвильовому краю видимого спектрального діапазону. Освоєння синього та ультрафіолетового спектральних діапазонів потребує використання широкощілинних напівпровідників, до яких належать нітриди ІІІ групи, зокрема такі сполуки, як GaN та AlGaN. Останні матеріали і були в центрі уваги нобелівських лауреатів. Повний текст (PDF).