中村开发高亮度蓝光LED全过程详细介绍

　　 中村最初负责的开发课题是提炼用于化合物半导体GaP注4)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(图2).

　　注4)GaP(磷化镓)是III-V族化合物半导体的一种.属于能带为2.3eV的间接迁移型.通过电子-空穴的再结合可获得较强的发光现象(主波长为590nm),因此可用作发光二极管的材料.但波长580nm~590nm的黄色发光二极管用材料目前大多使用可获得高亮度的GaAsP及In-GaAlP等.

　　图2:开发课原址

　　 现在用于对废弃物进行化学处理.气味仍像当年一样刺鼻.在置物架上,中村曾经用过的石英管还放在那里,只是上面布满了灰尘.

　　
　　 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.

　　 表面上听起来这是"为了开拓新业务而进行的开发课题",但实际情况仍然严峻.因为并没有预算.所以无法购买相关设备.也买不起昂贵的部件.结果,只有完全靠自己来制造有关设备(图3).

　　 黄昏时分的"爆炸惯犯"

　　 要使GaP实现结晶生长,需要使用昂贵的石英管.操作时,将石英管的一端封上,在管的两端放置金属Ga和P.然后再封上另一端,对管内进行真空处理.之后加热石英管,内部的材料就会气化,相互反应便可形成GaP.最后割开石英管,将反应生成物取出就能获得GaP.

　　 不过,问题是如何处理使用过的石英管.由于石英管价格昂贵,因此不能用完就扔掉.至少在日亚不能这样做.于是,中村决定将切断的石英管重新焊接起来,进行再利用.

　　 从那以后中村就开始没完没了地焊接石英管."我进入公司难道就是为了当一个焊工吗?",中村不止一次地问自己.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公司."又是中村".员工们一边调侃着,一边赶紧回家.

　　 上司不理解

　　 而此时此刻,中村在实验室里却正忙着上演一场激烈大战.

　　 逐渐习惯事故频发场面的中村制定出了一套自我保护措施,在自己的桌子与紧靠桌子设置的GaP制造设备之间吊起了金属板.这样就不用再担心爆炸时被飞散的石英片打中了.

　　 不过,石英管一旦爆炸的话,破裂的石英管碎片就会与加热到高温的P一起飞射出来.P是也可用作火柴材料的可燃物.当然会燃烧.带着火的碎块会向四处飞散.所以中村要追上去一个个将火灭掉.事故频发程度事后让中村回想起来都奇怪"竟然平安无事没有出大事故".

　　 可是长期这样下去的话,身体可吃不消.怀着这种想法,中村与当时的上司谈了多次.只要采用对石英管内部进行高压处理的方法,爆炸事故就不停止.因此中村想改用在低压也可制造出GaP的方法.但是,公司的想法很顽固:"发生爆炸是焊接得不好,并非方式的问题",所以没有接受中村的提案.

　　 即便如此,开发还是走上了正轨.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.

　　 下一个课题是GaAs结晶生长

　　 从1982年起,中村开始着手与GaAs注5)结晶生长有关的研究课题.这次仍然是营业部门提供的信息:"今后GaAs的增长空间比GaP更大".由于涉及的是新材料,因此新的开发人员也从其他公司跳槽给挖了过来.中村焕发精神开始开发GaAs的多结晶材料.

　　注5)在III-V族化合物半导体中,GaAs(砷化镓)是一种为人所熟知的最普通半导体材料.能带为1.4eV,属于直接迁移型.电子迁移率为8800cm2/Vs,空穴迁移率为420cm2/Vs,远远高于Si,因此适于用作可高速运行的逻辑电路元等使用的材料.另外,由于可通过电子-空穴的再结合获得较强的发光(主波长为850nm),因此还被广泛用作发光二极管及半导体激光器材料.

　　日亚目前制造的化合物半导体(GaAs,InP)