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2014年诺贝尔物理学奖 介绍与认识论文 系别 电气工程系 专业 电气工程及其自动化 班级 方13**-* 姓名 LTY 学号 2013**** 石家庄铁道大学四方学院 年 月 日 2014年诺贝尔物理学奖介绍与认识 班级：方13**-* 姓名：LTY 学号：2013**** 2014年度诺贝尔物理学奖授予日本名古屋大学的赤崎勇，天野浩以及美国加州大学圣巴巴拉分校的中村修二，以表彰他们在发明一种新型高效节能光源方面的贡献，即蓝色发光二极管(LED)。根据阿尔弗雷德·诺贝尔的遗嘱：诺贝尔奖授予那些对全人类的福祉作出重大贡献的成就，通过蓝色LED技术的应用，人类可以使用一种全新的手段产生白色光源。相比旧式的灯具，LED灯具有更加持久且高效的优点。 　　红色与绿色发光二极管已经伴随我们超过半个世纪，但我们还需要蓝光的到来才能彻底革新整个照明技术领域，因为只有完整的采用红，绿，蓝三原色之后，我们才能产生照亮我们世界的白色光源。但尽管工业界和学界付出了巨大的努力，但产生蓝色光源的技术挑战仍然持续了超过30年之久。 　　当时，赤崎勇和天野浩在日本名古屋大学工作，而中村修二当时则在位于四国岛上的德岛市内一家名为“日亚化学”(Nichia?Chemicals)的小公司工作。当他们通过半导体产生出蓝色光源时，照明技术革命的大门打开了。白炽灯照亮了整个20世纪，而21世纪将是LED灯的时代。 　　在日光灯管中(此前这种灯泡曾经被称为低耗能灯泡，但随着LED灯技术的出现，这一名称失去了意义)，气体进行放电，在此过程中同时发热并发光。 　　节能环保 　　一个发光二极管由数层半导体材料构成。在LED灯中，电能被直接转换为光子，这大大提升了发光的效能，因为在其他灯具技术中，电能首先是被转化为热，只有很小一部分转化成了光。白炽灯和卤钨灯一样，电流被用于加热一根灯丝，从而实现发光。?在日光灯管中(此前这种灯泡曾经被称为低耗能灯泡，但随着LED灯技术的出现，这一名称失去了意义)，气体进行放电，在此过程中同时发热并发光。 　　因此，新型的LED灯相比旧式的灯具，实现相同发光效率所消耗的能源就要低得多。另外，LED技术目前仍在不断被改进，其发光效率还在不断提升。必威体育精装版的记录已经突破了300流明/瓦，而一般的灯泡这一指标是16，日光灯则是70。考虑到目前全球有大约1/4的电力用于照明目的，高效节能的LED灯技术对于全球的节能工作具有重大意义。 　　半导体发光 　　LED技术与手机，电脑，以及所有其他基于量子现象原理的现代技术一样，源于同样的工程技术手段。一根发光二极管内包括几个分层：n层带有多余负电荷，p层则电子数不足，你也可以将其理解为这里存在多余的带有正电的空洞，或“正电穴”。在它们之间是一层活动层，当向半导体施加一个电压，就会驱动带负电的电子层与正电穴层之间的相互作用。当电子与正电穴相遇，两者就会结合并产生光线。这一过程产生光线的波长完全取决于半导体的性质。蓝光波长很短，只有某些特定材料可以产生这一波长的光线。 　　历史上最早使用半导体实现发光的报道见于1907年，由1909年的诺贝尔奖获得者，无线电与电报发明者马可尼的同事亨利·罗德(Henry?J.?Round)实现。随后在1920年代和1930年代，苏联的奥列格·罗塞夫(Oleg?V.?Losev)对发光原理进行了详尽考察。然而不管是罗德还是罗塞夫，他们都缺乏能真正理解这一现象所需的知识。人们还需要等待数十年的时间，直到电致发光原理提出之后，事情才有了真正的进展。 　　1950年代末，红色发光二极管被研制出来。它们被应用在了电子手表以及计算器等设备之中，或是作为各种电子设备的开关提示器。在这一技术的发展初期，人们便已经清楚的意识到需要研制一种具有更短波长，因此也具有更高光子能量的二极管，以便实现白色光源。很多实验室为此进行了努力，但最后都以失败告终。 　　直面挑战 　　今年的诺贝尔奖获奖者们决定挑战这一难题，他们为此进行了艰苦的工作并承担巨大的风险。他们自己建造了所需要的设备，学习有关技术并进行了数千次的实验。大多数时候他们都失败了，但这并没有让他们丧失信心，这是一个实验室最宝贵的品质。 　　氮化镓是赤崎勇，天野浩与中村修二不约而同选定的材料，并最终取得了成功，尽管在此之前所有的人都失败了。这种材料被认为适合用来产生蓝光，但在实际工作中面临的困难是巨大的。 　　从来没有人能够从氮化镓晶体中获得足够高质量的光源，因此使用这种材料开展实验简直就是一种毫无希望的努力。另外，几乎没有办法在这种材料中布置所需要的p层结构。 　　然而，基于先前所做实验的结果，赤崎勇坚信他们对于材料的选择是没有错的，并继续与天野浩一同努力工作，后者当时还只是名古屋大学的一名博士研究生。而此时在四国岛的中村修