縫隙中求生存 Life in GAP

　高亮度藍色發光二極體開發故事的終結篇。從第二篇到第四篇，介紹了自中村修二進入公司、到藍色發光二極體首次發光的過程。本篇將迎來大結局。高亮度發光二極體將完成開發。GaN發光二極體雖然發出了光，但光線相當暗。中村下決心從pn結型結構改為雙異質（Double Hetero）結構。之後開發速度迅速加快。開發也一帆風順，在雙異質結構中摻入雜質形成發光中心，實現了1cd的亮度，並最終投產。信號燈等應用產品也相繼開始出現。
　　1992年4月，從美國學會講演歸來的中村為了開發出雙異質結構，埋頭研究InGaN膜的生成（表1）。如果將雙異質結構導入到GaN發光二極體中，亮度應該會大為提高 注1）。

本文是高亮度藍色發光二極體開發故事的第四篇。在第二篇和第三篇中講到開發人員中村修二進入公司後，在藍色發光二極體的研究方面取得了初步成果。本篇講述的是從開發工作開始步入軌道到二極體發出光亮的過程。自從製出作為發光層的GaN膜後，開發工作開始順利推進。中村修二完成了平滑GaN膜的生長、p型GaN膜的製造以及pn結發光二極體的試製。中村順勢將有望用於半導體鐳射器的雙異質結結構作為目標。但就在此時，一個意外的障礙出現了。
　　在遭遇突然無法製造出高品質GaN膜之後，時光轉眼就過去兩個月了。裝置改造，尤其是氣體噴出方式的精調仍在繼續之中。不過，上天並未拋棄中村。就在1990年都快要結束的時候，中村摸索找到了可以使GaN膜穩定生長的條件（圖1）。

圖1：GaN膜再次開始生長

本文是高亮度藍色發光二極體開發故事的第三篇。上篇講述了開發人員中村修二從進入日亞化學工業到選定藍色發光二極體作為研究課題的過程。本篇將繼續講述中村從著手開始研究到成功地使選定的GaN材料生長出結晶膜的故事。為了研究藍色發光二極體，首先必須掌握髮光層——薄膜的結晶生長技術。為此，中村遠赴美國學習，不過在美國則為製造裝置浪費了一年時間。回國後他仍繼續製造並改造裝置。經過長期艱苦的努力，終於取得了初步成果……
　　1988年3月，中村修二懷著激動的心情登上了飛往美國佛羅里達的航班。他將以研究員的身份在佛羅里達大學（University of Florida）學習一年（表1）。

表1：藍色發光二極體的開發年表。(點擊放大)

　　去美國做訪問研究員的契機，來自中村拜訪在德島大學求學時的校友酒井士朗（現德島大學教授）的交談。要製造藍色發光二極體，必須從形成用於藍色發光二極體的單晶膜著手。其技術包括MBE法（molecular beam epitaxy，分子束外延）注1）和MOCVD法（metal organic chemical vapor deposition，金屬有機物化學氣相沉積）注2）。中村毫不猶豫地選擇了MOCVD法。原因是MBE裝置的價格高達數億日元，公司根本不可能考慮購置。

　　本文將以連載形式介紹高亮度藍色發光二極體的開發故事。本篇為中村修二從進入日亞化學工業到著手研究藍色發光二極體的整個過程。中村在進入該公司後一直在開發金屬Ga、InP、GaAs、GaAlAs等單結晶材料及多結晶材料。為了節約經費，從設備到部件加工的整個過程均由中村一人完成。雖然開發最終取得成功，並順利啟動了業務，但產品卻賣不出去。焦急之下，中村選擇了藍色發光二極體作為下一研究課題，而這是一種只要能業務化必定會暢銷的產品。

20世紀90年代中期使得超過人類身高的超大螢幕全彩顯示器成為可能、2000年前後又為手機螢幕彩色化做出貢獻的，就是高亮度藍色發光二極體。藍色發光二極體技術還成為了開發藍色鐳射器的基礎，其實用化使得錄製高畫質節目的藍光成為現實。高亮度藍色LED通過與紅色和綠色LED組合便可製造出各種顏色，接踵而來的便是促生出取代白熾燈和螢光燈的新一代節能照明巨大市場。
　　日本的企業及大學為開發高亮度藍色LED做出了巨大貢獻。在GaN LED的研究階段，名古屋大學赤崎勇教授（現為名城大學特聘教授）領導的研究小組取得了出色的成果。在之後的實用化及高亮度化階段，日亞化學工業的中村修二（現為美國加州大學聖塔芭芭拉分校教授）發揮了重要作用。1995年1～3月《日經電子》連續報導了中村從GaN類藍色LED的研究開始到產品化為止的故事，此次本站將刊登該系列報導，希望能向讀者展現在該技術開發過程中，技術人員的艱辛與快樂。（記者：仲森智博)