青色LEDの素晴らしさ

 

昨年秋「ノーベル物理学賞に日本人3人が独占受賞」の報道が流れました。
受賞対象は青色LED(発光ダイオード:電気エネルギーを光に変える半導体素子)ということです。

「色の3原色」という言葉を知っていますか?
実はこれには2種類あって、“光の3原色”と“絵の具・インク類の3原色”とがあります。
光では“レッド(赤)・グリーン(緑)・ブルー(青)”で、一方絵の具・インク類は“シアン(緑がかった青)・マゼンタ(赤紫)・イエロー(黄)”です。

これらの3色をすべて混ぜ合わせると光は“白”に、絵の具・インク類は“黒”になります。
この3原色であらゆる色が出せるのです。

光の不思議(光の3原色)


今回の「青色LED」は青い光を放つ光の3原色の一つです。
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LEDの一番強調したいメリットは、消費電力がきわめて少ないことなのです。
まさに現代社会には、うってつけの照明と言えるでしょう。

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青色LEDが一刻も早く商品化されることが望まれた訳とは?

光の3原色の内、赤い光と緑の光を放つLEDは20世紀後半、比較的短い時間で発見・工業化されました。
しかしながら波長の短い青色だけは難しく、20世紀中には実用化は無理だと言われていました。

この光の3原色が全部そろわないと、あらゆる色の光が出せないのです。
特にレッド・グリーン・ブルーを重ねた白色は「夜を昼間のように変えてくれる」、日常生活で欠かせない色です。

1990年代前半、日本の科学者達が苦労を重ねて、青色LEDの実用化に成功したことで3原色が揃い、新しい方法で白色光を作り出すことに成功しました。
これが昨年のノーベル賞受賞につながったのです。

この実用化により、急速にカラーテレビ・ブルーレイディスク・信号機・照明・イルミネーションなどに爆発的に青色LEDは普及して行きました。
現在ではあらゆる産業界、農林(電照菊など)・漁業(集魚灯)などの分野にも広く行き渡っています。
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ざん新な技術を使った青色LEDの製造法とは?

赤崎教授・天野教授達は、窒化ガリウムが耐久性も含め、青色LEDに最も適した物質と考えました。
研究を続ける中、サファイア基板上にバッファ層(緩衝層)を挟(はさ)んで窒化ガリウムの結晶を成長させることに成功し道筋をつけました。
海外の研究者を含め、目もくれなかった窒化ガリウムです。

中村教授はこの技術をベースに、2種類の流れのガスをうまく組み合わせた、有機金属化学気相成長法(MOCVD法*)を用いて、独自に窒化ガリウムの結晶薄膜成長装置を作り上げ、製品・量産化に成功しました。
1996年には白色LEDまで製品化できました。

*MOCVD( Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法:窒化ガリウムなどの化合物半導体を製造する時の結晶成長方法と装置をいいます。 水素ガス・窒素ガスを流しながら、蒸発し易い条件下で、原料の有機金属をガス状にして基盤に析出させます。
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発展途上国への最高のプレゼント

昨年ノーベル物理学賞 受賞者発表文で、スエーデンの王立科学アカデミーは、「青色LEDは人類に最大の利益をもたらした発明」と最大の賛辞(さんじ)を送りました。

発展途上国では大規模な発電設備はありません。太陽光パネルから発電した電気を蓄電池に貯め、消費電力の少ないLED 照明で家族団らんの夕食、子供達の勉強・読書などが実現しています。
LEDはこのような国々の人達にとって、最高の“文明の利器のプレゼント”になりました。

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