很歡迎大家來參加今天的演講會。由於不同因緣,清華大學不時都會舉辦諾貝爾演講,最頻繁的時期,有五位得主在約一個月期間蒞臨清華,因而促成「清華諾貝爾大師月」盛況,是一場場難得的饗宴,今天「中村修二」(Shuji Nakamura) 教授演講也一定讓大家收穫良多。
「諾貝爾獎」可以說是當今世界上,最受世人矚目的獎項,普遍被認為是所頒獎的領域內最重要的獎項。它的成立卻是由一邊錯誤的報導而起﹔原來在設立「諾貝爾獎」的阿佛烈·諾貝爾(Alfred Nobel)的哥哥去世時,有報社誤認是他去世,發了一篇「死亡商人」去世的消息,讓因發明與製造炸藥而致富的他深切反省,決定設立「諾貝爾獎」,除物理、化學、生醫與文學獎外,特別包括「和平獎」,頒給「有助於縮減軍備與推動和平的個人團體」。
基於「諾貝爾」的人道精神,在「諾貝爾」物理與化學獎章上,除了有代表「科學天才」的女神揭開象徵自然奧秘而懷抱著聚寶盆的神祕女神面紗外,並刻有 (大意是)「由科學突破增進人類福祉」
(to those who, during the preceding year, shall have conferred the
greatest benefit on mankind)。「中村修二」 教授得獎由於與其他兩位日本籍的教授 (赤崎勇
(Isamu Akasaki), 天野浩 (Hiroshi Amano)) 共同 「發明高效藍色發光二極體,促成明亮、節能的白色光源的實現」。[註一]自1901年以來,「諾貝爾物理獎」迄今頒發了112 屆給 209位得主,無疑地在物理學上都有卓越的貢獻,但得獎原因在得獎時即能看出能直接影響人類生活,造福民生的相對少,而「中村」教授的發明即是其中之一。另外值得注意的是,諾貝爾物理學獎是頒給「在物理學領域中有最重要的『發現』或『發明』的人」。但在歷史上「諾貝爾物理獎委員會」將約3/4得獎項頒給了「發現」,而只有少於4/1頒給了「發明」。
世界照明的歷史,從年代久遠較不可考的油燈 (一萬年以上)、燭光,約1880年白熾燈泡商業化,到了 1950 年,開始流行效率比較高的日光燈,早在1950
及1960年代,由於紅色與綠色LED的發明,讓人燃起利用LED照明的希望,但後人經許多努力,都無法在發明藍色LED上有所突破﹔從1962年有紅色與綠色LED商業產品,直到1990年代,才由「中村」教授等人發明了藍色LED,有了紅、綠、藍三原色LED,使得利用白光LED成為可能。
由於LED發光效率是白熾燈的約十倍,壽命約二十倍長,又不像日光燈含有毒性的汞,據估計以LED壽命25,000小時計,以現在的價格,60 W的LED燈,連電費約 $26.25,日光燈約
$40,而白熾燈泡達 $171。[註二] 同時目前在工業化國家中照明所耗能源,占所有電能20-30%,在節省能源與環保的大環境下,LED 會是未來照明的首選,而「中村」教授是發明照明LED的大功臣,事實上現今「中村」教授到各地,包括台灣,甚至今天所在的「旺宏館」,必定很欣慰到處都大量使用LED照明,
「中村」教授的貢獻,最主要是材料科學的突破,打破了許多教科書上的迷思,尤其無法在晶格不匹配達16%的基材上成長高品質的磊晶薄膜,高差排密度晶體可以有相當高的發光效率。要有高效的LED,一方面需要成長高品質的 GaN單晶薄膜,同時要能穩定的摻入正載子,生成正型 (p-type)半導體。「中村」教授不僅以MOCVD
雙流
(two-flow) 方法成長生成高品質GaN單晶薄膜,並澄清正型載子被鈍化的原因,而利用習知的退火方法,可以讓摻雜Mg原子GaN成為穩定的正型
(p-type)半導體,隨後更生成了正型AlGaN及InGaN三元半導體,以及其雙異質結構,促成了可發藍光的異質接面元件製作實用化,而使白光LED得以問世。他所服務的「日亞化」(Nichia) 公司得以量產實用級高亮度藍色發光二極體,並取得LED照明市場的全球獨霸地位。
今天「中村」教授的講題正是「藍光二極體之發明與未來固態照明」(Invention of blue LED and future solid state lighting),由發明人現身說法發明藍光二極體的經過並與大家分享他對未來固態照明的展望,必定精彩異常,讓我們以熱烈掌聲一起歡迎「中村」教授。
[註一] 「中村」教授到美國進修一年期間,因沒有博士學位的身分而「感覺很不好」,回到日本後,決定要攻讀博士學位,因採「論文博士」途徑,需要發表五篇論文。他認為在當時熱門的領域發表論文不易,因此選了相當冷門的GaN藍光元件研究,完全沒有想到有一天會因此得到「諾貝爾物理獎」。
是一場場難得的饗宴
促成了可發藍光的異質接面元件製作實用化
最主要貢獻是材料科學的突破
很具啟發性的致詞!
回覆刪除Thanks for the kind words!
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