化合物半导体大事记之1995年：璀璨的激光

 

图例：高效氮化镓 LED和氮化镓激光器的发明者中村修二（Shuji Nakamura）与日亚化学的创始人小川伸夫（Nobuo Ogawa）。来源：Bob Johnstone。

 

1995年夏季，高效蓝色LED的开拓者中村修二（Shuji Nakamura）已经成为业界名人。在1993年发明了该器件之后，他通过为该发光芯片设定更高的性能基准而备受关注。这些成就奠定了他在技术殿堂中的地位，也带来了许多赞誉，其中最重要的是2014年的诺贝尔物理学奖。但让中村修二更高兴的是，他的工作为照明革命奠定了基础。

 

中村修二因对氮化镓LED的贡献而闻名，但这不是他唯一一个广泛应用的发明。他也是氮化镓LED的相关技术——举世震惊的氮化镓激光二极管的发明者。在当时，距离氮化镓LED被引进还有25年的时候，尽管制造商们每月可以制造数百万个氮化镓LED，但可以批量生产氮化镓激光二极管的制造商仅有两家：中村修二在1990年代效力的日亚公司（Nichia）和德国雷根斯堡的欧司朗光电半导体。

 

中村修二的激光突破发生在1995年底，12月12日报到了新闻。当月晚些时候，日亚公司最伟大的工程师出现在电视上，在一个全国性的晚间新闻广播中，展示了他出色的新器件。

 

到了1996年初，有关激光二极管的细节开始出现在科学媒体上。日本应用物理学杂志上的一篇论文描述了在蓝宝石衬底上生长的宽30μm，长1500μm的条形激光器。发射波长为417 nm，具有一个包含26个量子阱的有源区，每个量子阱由2.5nm厚的In 0.2Ga0.8N层制成。为了使它正常发射激光，需要将电压调高到34 V。在更高的电压下以脉冲模式驱动，该芯片产生了200 mW以上的输出。令人兴奋的是，在运行两个小时后，该激光器没有显示出退化的迹象。

 

在激光二极管问世之前，整个光电行业对这种短波长激光二极管的杀手级应用几乎没有怀疑。那时，大多数音乐爱好者都购买了CD，VHS刻录机正处于被DVD播放器取代的边缘，蓝紫色激光使存储密度提高了五倍，更清晰的画质时代即将到来。

 

一些希望在家中观看高清电影的人们是新一代光盘播放器的狂热支持者，但他们度过了一段非常艰难的时期。早期的使用者被卷入HD DVD派和蓝光派的格式之战。当这一问题得到解决后，允许客户为于2003年在日本上架的首批蓝光播放器买单，随之而来的便是更多的挫败感，这些早期的支持者在数年后才等到首款产品的推出。

 

幸运的是，随后的好年景为蓝色激光二极管提供了一个不断增长，利润丰厚的市场。自那时以后，流媒体服务的日益普及将蓝光播放器的销售送到终点。但随着这扇门关闭，其他几扇门也打开了。现在，蓝光激光器与红色和绿色激光器一起部署在彩色投影仪中，它们也被用于铜焊接系统中，应用在吸收最佳点便可实现出色的焊接。也许有一天，激光会代替普通照明中的LED，也许也会有这样一个时刻，我们会像感激中村修二的LED那样感激他发明的LD.