为什么蓝色LED难以制造？
1.材料选择的挑战
合适的半导体材料稀缺：
红光和绿光LED早期使用磷化镓（GaP）等材料，但能产生高效蓝光的材料非常有限。最终，氮化镓（GaN）被确认为最佳选择，但它在当时技术下极难制备。
氮化镓的晶体生长难题：
GaN需要高温（约1000°C）和高压环境生长，且缺乏合适的衬底（基板材料）。常见的蓝宝石衬底与GaN晶格不匹配，导致晶体缺陷多，效率低下。
2.掺杂技术的瓶颈
p型掺杂的突破难题：
GaN天生倾向于n型导电（富电子），而LED需要p-n结发光。直到1990年代，赤崎勇和天野浩团队发现用镁（Mg）掺杂并结合电子束激活，才能实现p型GaN，这一过程耗时多年。
3.短波长的物理限制
高能量需求：
蓝光波长较短（~450纳米），需要半导体材料的带隙更宽（GaN的带隙为3.4 eV）。大带隙材料对纯度、晶体质量要求极高，任何缺陷都会导致效率骤降。
4.技术积累的滞后
红光LED（1960年代）和绿光LED（1970年代）的研发较早，而蓝光LED直到1994年才由中村修二团队（日亚化学）实现商业化。此前的几十年中，科学家甚至认为GaN“不可能实用化”。
蓝色LED的问世
3.1赤崎勇与天野浩的早期研究（1980年代）
日本名古屋大学的赤崎勇和天野浩团队采用蓝宝石（Al₂O₃）作为衬底，并通过低温缓冲层技术（在蓝宝石上先沉积一层AlN缓冲层）成功生长出高质量的GaN晶体。此外，他们发现镁（Mg）掺杂结合电子束照射可以实现P型GaN，解决了PN结制备的关键问题。
3.2中村修二的商业化突破（1990年代）
在赤崎勇和天野浩的基础上，当时在日亚化学（Nichia Corporation）工作的中村修二进一步优化了GaN生长工艺：
双气流MOCVD（金属有机化学气相沉积）：提高了GaN薄膜的质量和均匀性。
InGaN（铟氮化镓）量子阱结构：通过调节In组分，实现了高效率蓝光发射。
热退火技术：大幅提升P型GaN的导电性。
1993年，中村修二成功研制出高亮度蓝色LED，并于1994年实现商业化生产。这一突破使得白光LED（蓝光LED+黄色荧光粉）成为可能，彻底改变了照明行业。返回搜狐，查看更多