Преди близо 30 години Исаму Акасаки заслепи журналистите с ярка светлина от писалка
Исаму Акасаки на срещата на Обществото за изследване на материалите в Бостън през 1991 г., извади от джоба устройство с размер на писалка и го включи. Яркосинята светлина веднага привлече вниманието. Практичен син светодиод, който беше като свещен граал от фотоника.
Излъчването на светлина от полупроводниците датира от 1907 г., когато радиопионерът Хенри Дж. Кръгъл го вижда в силициев карбид, въпреки че не знае какво го е причинило. Половин век по-късно физикът и носител на Медала на Честта ( Medal of Honor) на IEEE Ник Холоняк-Младши практически изобретил червени светодиоди. Те започнали да се използват като индикаторни лампи и дисплеи на калкулатори; последваха, през 70-те и 80-те години, по-ярки червени светодиоди и диодни лазери . И все пак синият край на спектъра остава извън обсега им.
Светодиодите (LED) са компактни и са станали ефективни, но те не могат да произвеждат бяла светлина без жизненоважната синя част от спектъра. Всъщност, комбинирането на синя светлина с жълт фосфор може да направи бялата светлина подходяща за осветление, макар и доста сурова за окото светлина. Добавянето на синьо към полупроводниковия спектър може да отвори нови възможности. Приложенията от лазери към осветление и телевизията зависят до голяма степен от източници на газ, вакуум и нажежаема жичка, които са тромави, крехки, неефективни и – особено за лазерите – скъпи.
Акасаки започва своето търсене на сини светодиоди (LED) в началото на 70-те години
Всичко започва в изследователския институт Matsushita в Токио, където го захранва с галиев нитрид дълго след като други търсещи сини източници преминават към цинков селенид или други материали. След като се премества в университета в Нагоя, Акасаки и неговият ученик Хироши Амано отглеждат първия висококачествен кристал GaN през 1985 г., последван от първия PN диод и по-късно синия светодиод. След това Шуджи Накамура от Nichia Corp. подобри качеството, ефективността и яркостта на GaN, като направи бели светодиоди и през 1996 г. демонстрира първия син диоден лазер.
Синият диоден лазер написа заглавия и предложи да реши проблема в потребителската електроника чрез запис на пълен HD филм върху един оптичен диск. Тестовете на прототипи на сини дискови плейъри (Blu-ray) започнаха през 1998 г., но HD телевизията стартира бавно, избухна битка за дисковия формат и в крайна сметка потребителите предпочетоха стрийминг на видео пред Blu-ray плейърите.
Сините светодиоди имаха много по-добро време. Те дойдоха, когато загрижеността за използването на енергия и изменението на климата създаде тласък за по-ефективно осветление. Nichia комерсиализира белите LED през 1996 г. Япония стартира проект за осветление в полупроводниково състояние и Съединените щати скоро ги последваха. През 1999 г. Асоциацията за развитие на оптоелектронната индустрия прогнозира, че до 2010 г. LED крушките ще произвеждат 50 лумена светлина на ват мощност; през 2012 г. инсталирахме такива LED крушки в дома и офиса си. Днес можете да купите четири димируеми крушки, доставящи 100 лумена на ват за по-малко от $ 6,00.
Днешните LED крушки предлагат нюанси на бяло от топло и червеникаво до студено и синкаво. Boeing 787 Dreamliner и Международната космическа станция са осветени с крушки, програмирани да помагат на хората да работят или да се отпуснат. Интелигентните крушки Philips Hue с Bluetooth връзки предлагат избор от 16 милиона цвята и 50 000 нюанса на бялото.
Освен ако не сте подминили монитора или компютъра си от няколко години, вероятно четете тези думи на течнокристален дисплей с подсветка с бели светодиоди. Ако четете на смартфон или лаптоп с екран на ретината, четете в светлината на органични светодиоди, направени от различни материали. Светодиодите също осветяват телевизора ви или като подсветки зад екрана с течни кристали, или като набор от GaN микро-светодиоди или OLED екран.
LED осветлението е навсякъде около нас.
Нощното осветление идва от слънчеви бели LED светлини с акумулаторна батерия. Уличното осветление все по-често се използва LED, захранвани от мрежата, въпреки че някои ранни градски осветителни тела са взели топлина от лошо избрани нюанси на бялото. Но сега имат на разположение по-добри цветове.
Признанието дойде късно при Акасаки, който се нарече „късноцъфтящ“. Той беше на 82, когато получи медала на IEEE Edison и на 85, когато заедно с Амано и Накумура получи Нобелова награда за физика за 2014 г. и го показа с почти елфинска усмивка. Той доживява, за да види как изобретението му озари света по времето, когато умира от пневмония на 92 г. на 1 април 2021 г.
