诺奖获得者中村修二“演绎”激光二极管蓝绿切换

新视角：激光二极管曾经的“萌芽”史

　　传统制作方法是将镓、铟和氮原子沉积在蓝宝石衬底上，晶体层平行于衬底C面。新方法则使用了氮化镓衬底，晶体生长方向也改变了。

　　上世纪90年代中期，人们开始使用氮化镓及其合金材料来制作发光二极管和激光二极管，这一重要进展催生了高亮度蓝光固态发光技术。此前，大多数研究者把研究重点放在硒化锌及其相关化合物上。新方法将一层非常平整的、纳米级厚度的铟镓氮薄膜夹在两层氮化镓之间（参见第28页插图），这种结构被称为异质结构（heterostructure）或者量子阱（quantumwell）。

　　通过施加适当的电压，研究者建立起一个垂直于这些层的电场，来驱动存在于铟镓氮活性层中的电子和空穴（晶体原子之间共价键上的价电子脱离后而形成的空洞，可以简单理解为带正电荷的准粒子）。在这些狭窄沟道里，电子和空穴相互复合、湮灭，并形成光子（photon）。活性层半导体材料的性质精确决定了这些光子能量。增加合金中铟的含量，可以降低光子能量，从而使光波波长变长，使颜色由紫到蓝，由蓝到绿。