Nobels nettsted vitenskapelige bakgrunn er bra. I utgangspunktet, når du prøver å lage galliumnitrid, ender du vanligvis med et materiale som er (1) stappfullt av mangler, og (2) n-dopet (selv når du prøvde å p-dope det).

Så blå lysdioder kreves

1. Oppfinnelsen av MOCVD teknologi for voksende krystaller (tidlig på 1970-tallet);
2. Finne den rette oppskriften for å vokse god GaN av MOCVD (dvs. bruk et safirsubstrat, start med et lavtemperaturtrinn og bytt til høy temperatur osv.) (midten av 1980-tallet);
3. Finne riktig oppskrift for å dyrke p-type GaN (hvilket dopemiddel å bruke (Mg), i hvilken konsentrasjon, og hvilken annealing / behandlingsoppskrift å bruke for å få Mg-dopantene til å fungere og redusere antall utilsiktede dopingsmidler av n-type som avlyste det) (tidlig på 1990-tallet);
4. Når alt som var på plass, finn gode strukturer for å lage lysdioder (f.eks. hvis du også kan dyrke InGaN, kan du lage kvantebrønner) (tidlig til midten av 1990-tallet).
ol>

Alle disse trinnene krevde ikke bare omhyggelig prøving og feiling, men også mange innsiktsfulle analyser og nøye målinger for å diagnostisere problemene og oppdage hvordan de ble løst. :-D

Sidenote: Jeg synes det er veldig kult og spennende at denne linjen med materialvitenskapelig forskning ikke er ferdig ennå. Når du legerer mer og mer indium til indium-gallium-nitrid, blir manglene enda verre, og p-doping blir enda vanskeligere. Det er nå mange mennesker som jobber med å løse disse problemene. Hvert år ser det ut til at noen kommer med et materialbehandlingsgjennombrudd som gjør det mulig for dem å bruke noen flere prosentpoeng indium.

Med nok indium vil båndgapet skifte fra blått til grønt (med MYE mer indium skifter det helt til infrarødt). Så denne forskningen kan potensielt føre til en mye mer effektiv grønn LED, og ​​enda bedre, den etterlengtede grønne diodelaseren , som ville ha utallige applikasjoner f.eks. innen skjermteknologi. (Du har sett grønne laserpekere, men dette er kompliserte enheter som bruker infrarøde lasere og ikke-lineær optikk. En grønn diodelaser, hvis den eksisterte, ville være billigere, mer robust, mindre og mye mer energieffektiv.) du kan bruke mer indium, InGaN-GaN blir et lovende materialsystem for tandemsolceller.

Boken The Blue Laser Diode: The Complete Story tar for seg spørsmålene om doping av GaN på p-type.

Vanskeligheten ved å dyrke høykvalitets GaN-krystallinske filmer ligger i problemet med å finne et passende substratmateriale. (...)

Koblingen over peker til kapitlet du kan være interessert i.

Den "kritiske" delen var å finne og produsere en struktur med et stort nok båndgap til å produsere blå fotoner. De første lysdiodene produserte relativt langbølgede infrarøde (IR) fotoner, som har langt mindre energi enn de grønne eller blå fotonene som nå er tilgjengelige fra lysdioder. Generelt, jo større ønsket båndgap, jo vanskeligere er det å produsere et passende materiale.

Når det er sagt, er Claudix referanse en god bok å sjekke ut.

Jeg ønsket å legge ut dette som en kommentar, men det ble for lenge.

Det siste spørsmålet som var litt skjult, men som flere andre brukere så ut til å være interessert i, ville være om hvorfor den blå lysdioden var kanskje så mye vanskeligere å konstruere enn den røde. Å lese gjennom Steve Bs lenke til den vitenskapelige bakgrunnen gir meg nok informasjon til at jeg kan prøve å svare på spørsmålet for alle andre som er interessert. Jeg får all informasjonen min derfra:

Når man ser på np-veikryss, var det tydelig for mange mennesker at de kunne være nyttige for å lage lyskilder. De første infrarøde lasere / LED ble deretter opprettet nesten samtidig som den første røde LED ble kunngjort. Den eneste forskjellen er båndgapet, som var større når det gjelder LED, fordi Holonyak brukte en smart kombinasjon av eksisterende tilnærminger ($ \ mathrm {GaP} _x \ mathrm {As} _ {1-x} $ i stedet på $ \ mathrm {GaP} $ eller $ \ mathrm {GaAs} $). LED var ikke veldig effektive i begynnelsen, det som gjorde dem effektive var teknikkene for å bruke heterostrukturer og kvantebrønner - den første ble tildelt en nobelpris i 2000.

I denne forstand var det å lage en rød LED definitivt et stort gjennombrudd, men det var også i fortsettelse av den aktuelle forskningen på den tiden.

De blå lysdiodene er imidlertid forskjellige: Noen hadde foreslått å bruke $ \ mathrm {GaN} $ som basis allerede på 70-tallet, men ingen kunne få det til å fungere. Ytterligere utfordringer måtte også overvinnes oppført som punkt 2.-4. på Steve Bs liste, som i det vesentlige ble fremført av de tre personene som ble tildelt årets Nobelpris.

Så kanskje det er mer slik: Hvis oppfinnelsen av den første lysdioden fortjener en Nobelpris (uansett hva betyr), så vil oppfinnelsen av blå lysdioder absolutt være det.

I tillegg var blå den siste av primærfargene, slik at oppfinnelsen muliggjorde produksjonen av hvite lysdioder. Vanlige lamper kan da byttes ut med ekstremt energieffektive LED-alternativer.