藍(lán)色發(fā)光二極管（blue LED）的發(fā)明人赤崎勇、天野浩和中村修二獲得了2014年諾貝爾物理學(xué)獎，引起了不小的轟動，同時也有人產(chǎn)生了疑問，為什么是藍(lán)光LED而不是更早發(fā)明的紅光和綠光？這個成就配得上諾貝爾獎么？接下來我就來講講藍(lán)光LED的故事，解答一下上述疑問。 

1. 　　藍(lán)光LED意義重大 

　　早在1962年，通用電氣公司的尼克·何倫亞克（Nick Holonyak Jr.）開發(fā)出第一種可實際應(yīng)用的可見光發(fā)光二極體。而早起的LED主要以紅光和綠光為主，并且，很多材料都可以做。然而，紅光LED和綠光LED的能量低，且沒辦法合成白光，實際用途非常有限。而藍(lán)光LED的能量高，與紅光和綠光結(jié)合就能拼出白光，用途就大了。所以從意義上來講，藍(lán)光LED的意義遠(yuǎn)大于紅光和綠光的。有人會說沒有第一個發(fā)光LED的發(fā)明，就沒有藍(lán)光LED，諾貝爾獎應(yīng)該發(fā)給第一個發(fā)光LED的發(fā)明人。按照這個邏輯，是不是應(yīng)該發(fā)給第一個發(fā)明二極管的人呢？或者再往前推，發(fā)給第一個發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體的人呢？ 

　　藍(lán)光LED的發(fā)明將LED用于照明的最大技術(shù)障礙掃除，被譽(yù)為“人類歷史上第四代照明”的LED燈呼之欲出。白熾燈點(diǎn)亮了20世紀(jì)，21世紀(jì)將由LED燈點(diǎn)亮。與白熾燈、熒光燈相比，LED能耗更低，壽命更長，而且可實現(xiàn)智能化操控，是節(jié)能環(huán)保的“綠色照明”。 

1. 　　藍(lán)光LED的難度巨大 

　　從物理學(xué)角度來說，波長越短，單個光子的能量越大，所需要的電子躍遷能級差越高。發(fā)光二極管是依靠半導(dǎo)體重電子與空穴結(jié)合時釋放出的光子發(fā)光的，因此要制造藍(lán)光LED所需要的材料的禁帶寬度要比綠光和紅光大的多。 

　　GaN，InN，AlN 以及他們的混合晶體是很重要的發(fā)光材料。由下面的禁帶發(fā)光光譜（wavelength）和晶格（lattice）的圖表可以看出，氮化物所覆蓋的發(fā)光光譜范圍是很寬的，是寬禁帶的半導(dǎo)體材料，尤其是其混合晶體 InGaN 可以覆蓋整個可見光光譜而 AlGaN 可以覆蓋到深紫外光譜區(qū)，這在半導(dǎo)體光電材料中是具有突出的優(yōu)勢。但是，雖然 III-nitride 氮化物有如此魅力。但是由于其生長制備極其困難，相當(dāng)長一段時間都是被忽視的。首先制備 GaN 的基板就很困難。做半導(dǎo)體器件，一定要有生長的基板，也就是發(fā)光材料依附的材料。 GaN 是極其穩(wěn)定的材料，其熔點(diǎn)高達(dá) 2791K,融解壓 4.5GPa，如此的高溫高壓顯然是極其困難。所以高質(zhì)量的GaN晶體基板直到今天也是難題。 

　　上述理論解釋了藍(lán)光LED的發(fā)明的技術(shù)難題，也許太過晦澀，下面一個小故事也許能從另一個角度幫助理解該發(fā)明的難度。紅光LED和綠光LED問世以后，就有人開始了藍(lán)光LED的研發(fā)，問題就是搞了2-30年沒人搞得出來,到后來學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界根本就放棄了,為了解釋為什麼做不出藍(lán)光LED 還發(fā)展了很多理論去解釋為什麼做不出藍(lán)光,還寫進(jìn)了教科書。中村修二等人就是不信這些教科書上的理論,持之以恒硬搞,還真的被他們搞出來了這一搞出來了,很多以前教科書上的理論都被推翻了要重新改寫。也因為這些傳統(tǒng)理論被改寫,所以以前一些認(rèn)為做不出來的半導(dǎo)體東西都做得出來了。由這個故事我們可以體會藍(lán)光二極管的發(fā)明難度之大，而它的發(fā)明對理論的推動更是意義深遠(yuǎn)。 

1. 　　身邊的藍(lán)光LED 

　　藍(lán)色LED的出現(xiàn)使節(jié)電的高亮度照明器材成為可能，極大改變了人們的生活。采用藍(lán)光LED技術(shù)的產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了全世界的千家萬戶，它既存在于廣場大屏幕LED，也存在于你的相機(jī)、平板電腦、手機(jī)、電視機(jī)和電腦監(jiān)視設(shè)備里。它為你照明，在全世界各地的辦公室和家庭，白色燈光照亮了屋子，而它們所耗費(fèi)的能源則要比白熾燈和日關(guān)燈小得多。另外，藍(lán)光LED出現(xiàn)后，可以通過磷激發(fā)出紅光和綠光，從而混合產(chǎn)生白光和其他各種顏色的光?；蛘吲c原有的紅光LED和綠光LED一起產(chǎn)生白光和其他各種顏色的光。藍(lán)光LED也有另外的應(yīng)用，比如，藍(lán)光光盤，從藍(lán)光LED發(fā)展出的紫外LED也可以高效凈化生活用水;光纖通信的傳輸效率得到提高;超長使用壽命和高電光轉(zhuǎn)換效率的全固態(tài)白光光源將極大促進(jìn)綠色能源開發(fā)進(jìn)程。