诺贝尔获奖者中村修二与蓝光LED的开发故事（上）

　　因为蓝光LED，三位科学家破天荒地获得了诺贝尔物理学奖。而与蓝光LED相关，不得不说的是日亚化学。

　　总部位于日本德岛县阿南市的日亚化学工业(以下简称日亚)是当地颇为有名的公司。因为该公司有长达三周的夏季休假制度。员工将这一长假全部用到了阿波舞的练习上。而且到阿波舞演出正式举行时，该公司还会派出员工组成的“日亚方阵”跳上大街。

　　日亚在一举成为全球闻名的公司是在1993年底。这源于该公司开发出了亮度达到1cd的蓝光发光二极管，并成功实施量产。曾一度被公认“要到21世纪才能实现”的高亮度蓝色发光二极管由此顺利地进入了实用期。

　　对于日亚的壮举，该领域的技术人员及研究人员与全世界一样感到震惊。而更惊奇的是，实现如此壮举的，并非在该领域长期从事研究的海内外知名大学，也非大型电子厂商，而是一家地方城市的化学厂商。由此，日亚的称呼从“夏季休假的日亚”变成了“蓝光发光二极管的日亚”。

　　为了孩子选择回乡进入日亚

　　而让日亚几乎变成蓝光LED代名词的，却是中村修二。

　　几乎全靠一己之力开发成功高亮度蓝色发光二极管的是当年40岁的研究人员中村修二。中村1979年从德岛大学研究生院毕业后进入日亚，专业是电子工程学。

　　学生时代，中村当然向往到东京或大阪等大城市工作。但到了毕业参加工作时，中村却已经有了孩子，因为他在上大学时就结婚了。

　　“单身的话，可以留在城市闯一闯。但有了孩子的话，还是到乡下生活的好。不想因为工作而牺牲家庭”。正是这种想法最终使中村与日亚结下了不解之缘。

　　但并不是说中村就没有犹豫过。实际上，中村也曾到总部位于京都的京瓷面试过。尽管通过了严格的考试，顺利获得了进入京瓷的机会，但结果中村还是放弃了。最后，中村选择留在了当地，也就是妻子娘家的所在地德岛市。

　　日亚是中村的大学导师介绍的。虽然自己的专业是电子工程学，但中村希望从事材料开发工作，因此导师向他推荐了这家公司。不过，当中村来到日亚时却颇感意外。这只是一家员工仅200人的小型化学公司，到处都有一股刺鼻的硫化氢(H2S)的气味，类似臭鸡蛋味。“这家公司怎么这么脏啊”，这就是日亚给中村留下的第一印象。

　　中村最初负责的开发课题是提炼用于化合物半导体GaP中的金属Ga材料。虽说是开发课，但其实只是一名课长带着两名开发人员和几个助手的小部门。办公场所是由带屋顶的停车场改造的，只是在四周增加了围墙，十分简陋。

　　在开始提炼金属Ga的几个月后，营业部门要求除了金属Ga之外还要制造有望畅销的GaP。当时开发课已经处于垂死状态，甚至开始有传言说“马上就要撤销了”。在这种情况下，恐怕也只有启动这一有望形成赚钱的业务了。公司随即指定中村来负责开发。当时的开发人员有两名。一名继续负责金属Ga的提炼，而另一名，也就是中村，则开始着手开发GaP。

　　要使GaP实现结晶生长，需要使用昂贵的石英管。而由于石英管价格昂贵，因此不能永安就扔掉，至少在当时的日亚不能这样做。于是，中村就开始没完没了地焊接石英管。而且最头疼的是爆炸事故频频发生。对封有Ga和P的石英管进行高温加热使，管内的压力会上升到20～30个大气压。这时，只要焊接部位有小小的损伤或是强度不足的话，石英管就会破裂。

　　早上将材料封到石英管中。下午开始加热，当温度达到最高时正好是傍晚。爆炸总是发生在要下班的时候。巨大的声响往往传遍整个日亚公司。“又是中村”。员工们一边调侃着，一边赶紧回家。

　　从1981年开始，中村制造的GaP开始销售。正是由于付出如此之多的努力，当自己制造的产品上市时，中村真是万分感慨。GaP的制造开发总算是成功了。不过，GaP的销售额每月却只有数百万日元。作为一项业务，并不算是太大的成功。中村在1982年结束了开发，制造也交接给了后辈。中村从GaP的开发中完全撤了出来。

　　从这一开发过程中，中村学到的是石英的焊接技术、面对爆炸也毫不畏惧的勇气、以及“不能一味服从公司”这一教训。

　　从1982年起，中村开始着手与GaAs结晶生长有关的研究课题。虽说开发的材料变了，但公司内部的开发环境还是一如既往。先要制造设备，其次是要焊接石英管。中村的焊接技术当时已被公认为一把“绝活”，在新的开发中仍然每天都在发挥作用。不用说，爆炸事故依旧是频繁发生。

　　即便如此，1983年中村成功开发出了能够形成产品的GaAs多结晶技术。随后，GaAs单结晶的开发也完成了。接着，从1985年起，中村又开始着手研究发光二极管用GaAlAs膜的结晶生长。单结晶的生长方法选择的是液相生长方式。当然，液相生长的设备也是中村自己制造的。

　　日亚只销售材料，自己并不制造发光二极管。因此，在将单结晶制成发光二极管后，全部交由用户进行评测。而这种方式的话，需要花费1个月才能得到评测结果。这样，在评测结果出来后再怎么改进，也无法赶上其他公司的开发速度。

　　押宝发光二极管

　　“如果不自已制造发光二极管，即使用户说不行也无法反驳”。中村通过与社长直接谈判，最后终于成功地导入了发光二极的制造设备和评测设备。

　　而且单结晶的制造人员也得到增加，GaAlAs单结晶的开发由此步入了正轨。最后，中村顺利完成了开发。

　　对于该研究课题，中村给自己打了100分。从制造装置开始，一切工作全部都是自己完成的。在未从其他公司引进技术的情况下，依靠一已之力确立了GaAlAs单结晶的制造技术。而且还成功地将其变成了一项业务。

　　尽管如此，比自己后来公司、接替自己工作的人都一个个升迁，自己却被抛在人后，残酷的现实使得中村萌生退意。再呆在日亚已没有多大意思了。获得如此大的成功，自己却并未获得肯定……

　　经过反复思考，中村最后得出的结论如下：即使开发取得成功，产品卖得不好的话，自己就不会受到好评，不畅销就得不到肯定。因此要选择开发成功后会形成大业务的课题。就这样，中村选择了高亮度蓝色发光二极管这项课题。如果研究成功的话，产品肯定会畅销。

　　要想研究蓝色发光二极管，就需要不同于GaAlAs的结晶生长技术。中村决定先学习这一技术。1988年3月，中村修二登上了飞往美国弗罗里达的航班。他将以研究员的身份在佛罗里达大学学习一年。

　　去美国做访问研究员的契机，来自中村拜访在德岛大学求学时的校友酒井士朗(现德岛大学教授)的交谈。要制造蓝色发光二极管，必须从形成用于蓝色发光二极管的单晶膜着手。其技术包括MBE法(molecular beam epitaxy，分子束外延)和MOCVD法(metal organic chemical vapor deposition，金属有机物化学气相沉积)。中村毫不犹豫地选择了MOCVD法。原因是MBE装置的价格高达数亿日元，公司根本不可能考虑购置。

　　中村去的研究室本应有2台MOCVD装置。其中一台被隔壁研究室搬走了，而另一台则需要从现在开始制造。就这样在美国，中村同样开始为制造装置而忙碌起来。每天忙于配管和焊接，简直和在日本时没有什么两样。他不禁想，难道自己是为做这些工作千里迢迢来到佛罗里达的吗?

　　除了中村之外，当时研究室还有数名来自韩国和中国等国家的研究员。中村陪着笑脸央求：我一个月之后必须回日本，时间很紧，装置能不能让我优先使用。得到的回答却是No。中村只进行了3、4次结晶生长实验，就要为在美国的学习画上句号。

　　不知是觉得中村可怜，还是看中了中村出色的焊接和配管技术，研究室的教授挽留他：“我给你发工资，再待一年吧”。但在美国期间，给中村留下的不愉快回忆太多了。

　　中村去美国之前没有写过一篇论文，因为公司不允许。就是因为这个原因，好不容易以研究员的身份去美国，对方却没有把他当做研究人员对待，连开会都不通知他。该大学还有研究发光二极管的人员，但中村想请教问题时，人家爱理不理的。

　　在美国学习期间，中村还第一次体会到了以前只听说过的“种族障碍”。美国人会很自然地和美国人在一起，亚洲人也会和亚洲人形成一个圈子。尽管好不容易获得了与来自世界各地的研究人员一同工作的机会，相互之间却没有交流。

　　中村回顾在美国学习的日子时说道，“没有一点儿好的回忆”。但是回国后等待着他依然是痛苦的日子。他为“回来之后没有岗位”而苦恼。在美国没有学到技术，回来后没有工作岗位，什么都是没有，中村只能一切从零开始。

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责编：李杰