世界级的研究人员

名古屋大学特聘教授赤崎勇

赤崎勇博士

1952

毕业于名古屋大学理学院

开始在科比工业株式会社工作

(现在属于富士通公司)

1959

名古屋大学工学院研究助理

1964

名古屋大学工学院讲师

1964

获得名古屋大学工程学院工程学博士学位

名古屋大学工学院助理教授

开始在松下电器有限公司工作。

半导体部门总经理,东京松下电器研究所第四基本研究实验室主任

 

1981

名古屋大学工学院教授

1992

从名古屋大学退休

名古屋大学名城大学荣誉教授

2004

名古屋大学特聘教授  

蓝色发光设备的起点

无论全世界的氮化物半导体研究者都在做着怎样不同的工作,要实现高性能蓝色发光设备,必须具备如下看似不可能的特性:1. 制造高质量单晶体;2. 控制电传导(p类或n类)以及3. 产生高质量量子纳米结构(基于上述第1和第2条)。

 赤崎教授思考如何克服这些问题,发挥出此材料的出色“终极”潜力,开启蓝色发光设备的新领域。 1967年,确定了氮化铝(AlN)的剩余射线(德语称为Reststrahlen)。 1973年,赤崎教授开始了先前无人尝试过的挑战,使用氮化物半导体制造p-n结类型高性能蓝色发光设备。

然而,问题比预想的更加困难,导致一次次的挑战和挫败。 在上个世纪七十年代后期,许多研究者放弃了“未知半导体”研究。 感觉就像一个人独自走在荒野中,赤崎教授日夜从事于氮化镓(GaN)晶体生长。 一天,他在自己的荧光显微镜下看到一个小小的晶体发出钴蓝色的光,由此确信GaN的重大可能性。

然后他决定回到研究起点:“极大型系统中的异质外延和不匹配的晶体生长”。

 

氮化物半导体晶体生长的突破发现

由原子(分子)堆叠而成的外延生长膜的质量(特性)严重依赖于晶体生长方法和条件,因此选择的生长方法可能会决定研究成败。 多次失败的实验过后,赤崎教授决定使用有机金属气相外延(MOVPE)法(也称为OrganoMetallic Vapor-Phase Epitaxy或OMVPE),这种方法在1979年之前几乎无人使用。 当今,几乎所有p类晶体和蓝色发光设备都使用这种方法制造,显而易见这是一个极其重要的决定。 之后,赤崎教授受邀回到名古屋大学(1981年); 他开始与学生合作制造MOVPE设备,但最初并没有显著成效。 一天,他想起自己在松下电器工作时对磷化砷镓铟(GaInAsP)红色激光异质外延采用的“缓冲层技术”,有着不同的机制和方法。 在研究生天野以及其他人的大力协助下,他在1985年确定了最佳条件并成功生长出无裂纹、无凹陷、无色、透明、表面平滑的GaN晶体。 就这样制造出了高质量氮化物半导体的单晶体。 然后氮化镓首次可用于宽禁带半导体。

 

发现氮化物半导体p传导和p-n结蓝色发光设备

在此之后,赤崎教授和他的研究团队使用镁取代之前使用的锌,掺杂到高质量晶体中,然后使用电线激活,这让他们发现了氮化物半导体的p传导(1989年)。 与此同时,他们在全世界首次发明了氮化镓p-n结类型高性能蓝色发光二极管。

通过将硅掺杂到相同的高质量晶体中,控制n类传导率成为可能(1989年)。 1990年,使用此高质量晶体在全世界首次室温下获得感应紫外线发射(相干光),并且发展了p-n结类型蓝光/紫外发光设备(LED、LD)要求的所有基本技术。

 

实现氮化物半导体的高质量纳米结构并验证量子效应

1995年,高质量量子井二极管被用于成功实现电流注入感应发射,并且实现了首个蓝紫色LD,尽管该设备的使用寿命很短。 在验证氮化物的量子效应方面,1991年在全世界首次验证量子尺寸效应,在1997年首次验证量子局限史塔克效应。 这些突破性发现鼓舞着全世界的研究者、迅速加快了该领域的研究和发展,并且带来氮化物半导体材料科学和蓝色发光设备产业化的迅速发展。 然后在2000年,成功实现了控制氮化物半导体的极化效应。 凭借这些成果,全世界正在进行的更高性能光发射器研究才得以使用只有很小极化效应的晶体。

赤崎研究所

赤崎研究所屋顶上的蓝色LED

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