作者:(日)赤崎勇 日期:2021-12-17 03:57:34
这正是我要做的事
1964年,东京奥运会让日本全国沸腾了。这一年,我调动工作,去了刚建成不久的松下电器东京研究所。因为有在名古屋大学做研究的经历,年仅35岁的我成了研究所里最年轻的研究室长。
松下电器东京研究所是由松下电器产业股份公司(现在的Panasonic公司)的创立者————松下幸之助创办的,为进行世界一流的研发工作而组建的全新的研究所。在我之前担任研究室长的都是从全国各地的大学过来的、卓有成绩的副教授(或年轻的教授)。
在幸之助先生的一句“好啊!试着做吧!”的话语激励下,我开始投入到研究所特别研发项目的工作中,这其中最重要的就是,“蓝色LED”的研究正式开始了。
虽然之前也曾接触过红色LED、绿色LED等,但我注意到:唯独“蓝色LED”是前人尚未实现的,我暗暗下定决心:“这正是我要做的事。”
晶体管的工作原理是利用电子的高速移动,所以半导体专业的人把它称为“移动性”半导体。另一方面,LED(发光二极管)和LD(激光二极管)都是将电子能量转化为光能,因而又被称为“发光性”半导体。LED和LD是光电子工程学领域的核心。那么,这种光色的不同是怎么产生的呢?
简单地说,若电子的能量小即发出红光,电子的能量大则发出蓝光。为了发出蓝光,必须使用具有大能量的半导体材料。
而半导体又分为“元素半导体”和“化合物半导体”,“元素半导体”是指这个元素本身就具有半导体的性质,锗、硅等就是这样的元素。而“化合物半导体”是由两种以上的元素配比形成化合物,并由此显现出半导体的性质。利用化合物半导体的这一特性,就能制作出发光二极管。
执着于韧性材料
在名古屋大学(第一次任职期间)研究锗,以及在松下电器东京研究所工作的共计17年间,我研究了8种化合物半导体,并且尝试了好几种材料的晶体生成方法。
当时,化合物半导体研究还处于起步阶段。刚开始时,我完全是摸着石头过河的感觉。直到后来投入到对“氮化镓(GaN)”的研究,这项研究随即成了我精神上的一大支柱。由于有此前曾着手的对各种材料、研究方法的探究,我逐步坚定了自己对氮化镓的信心,并培育出了一种“直觉”。
我挑选了镓与氮的化合物————氮化镓作为蓝色LED的材料。作为发蓝光的半导体,候补的材料还有多种,但最有韧性(tough)的材料是氮化镓,我没有选择除此之外的其他材料。
tough这个词有“①强韧、坚硬、牢固”的意思,转而又有“②困难的、麻烦的”这一意思。氮化镓在自然界中是不存在的,要制作其晶体很困难,要制作出其纯净的单晶体更“困难”(词义②的含义)。但我想,既然制作如此困难,那么一旦成功地制作出好的晶体,这种晶体及其元件就一定是能耐受苛刻条件,强韧、坚固、稳定的材料(词义①的含义)。
选择这条险峻道路的研究者是少数派,大多数人都选择了相对容易处理的材料。投入到氮化镓研究的研究者,也因为困难而一个个离开了,当我意识到这样的情况时,世界范围内仍在研究这种材料的只剩我们这个研究小组了。
在如此严峻的研究环境中,确实有一种孤身奋斗的感受,我不由地念叨着“我独自一人,走向荒野”的诗句。但就算最后只剩我一个人,我也没有想过要放弃对氮化镓的研究。我憧憬于蓝色之光,毫不怀疑氮化镓的可能性。
信念没有动摇的一个原因,源自最初在松下电器东京研究所研究镓的化合物砷化镓的经验。这种物质的晶体很难提高纯度,经过了多次失败、摸索,我们最后成功地制作出了纯度比以前提高3~4位的晶体。我们发现这种高纯度的砷化镓表现出了与迄今所知的物质特性不同的特性。由此可见,晶体越是纯净,其真实的物质特性就越能表现出来。特别是对于半导体这一“结构敏感”的材料,提高晶体的纯净度是最重要的。这成为我研究的基本理念,也可以说是我的哲学。研究砷化镓的这些经验,成了推动我坚持研究氮化镓的原动力。
终于制成了闪闪发光的晶体
一段时间里大多数氮化镓的研究者陆续离开了这个研究领域,也没有新的研究者加入,而我却越来越确信氮化镓的潜力。
当时,氮化镓还不能形成纯净的单晶体,用荧光显微镜观察表面凹凸程度很大的晶体时,能看到稀少的结晶性很好的微小晶体,我发现这种小晶体发光性能很好。
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《蓝光之魅》翻译出版了,虽然版权交涉的周折花费了一些时间,但这也是一种学习。
1998年,我在名古屋大学完成我的博士论文期间,就仔细参观过“赤崎纪念研究馆”,那是一个纪念赤崎勇教授研究历程的展馆。从那时起我就对赤崎勇教授的研究成绩敬仰之至。我为自己能成为这个大学的校友而沾沾自喜,一部分就是因为名古屋大学的科学研究成绩斐然,虽然我只是教育学科的一名教师。我曾两次在名古屋大学留学、访学,完成了我的论文和研究,度过了最为心旷神怡的学习与研究时光。因而,我对名古屋大学心存感激之念(特别是对帮助过我的许多老师、同学)。《蓝光之魅》的翻译使我得以以文字的形式表达我对名古屋大学的感激之念。
感谢赤崎勇教授在我致函联系翻译事项时,很快就慷慨许诺了中文版翻译的权利。在《蓝光之魅》出版“推荐辞”中有一段话说道:“通过《蓝光之魅》的翻译和相关资料的补充形成的书籍,将向年轻人展示最终获得诺贝尔奖的研究者之进取的人生。此书是一个探索科学世界的优秀故事,将引导年轻人科学研究的动机和勇气。”我相信,赤崎勇教授的故事会成为中国热爱科学研究的年轻人中的一个美谈。
感谢日本明治大学教授张竞先生。先生以他的影响力推荐本书获得了出版资助,使得本书的出版得以可能。感谢日本三得利文化财团的出版资助,这样的资助对于科学或科普事业的发展,对于中日间的交流都是十分有益的。
感谢学林出版社匡志强总编。匡总编一直热心于此书的出版,总是十分及时地处理各种问题。匡总编本人是理科出身的专家,他对本书的审阅让译者受益良多。感谢薛莹编辑。本书后期的许多工作,多亏了薛莹老师的工作。
感谢少年儿童出版社洪星范总编对本书的推荐。
感谢Japan UNI Agency,Inc.关于版权合同的工作。
此书的翻译是我与方祖鸿先生的再次合作,他完成了本书的全部翻译,特别是研究、查阅了本书中的科学问题,完成了本书图表的翻译、制作。我本人承担了全书翻译文字的校阅,我们合作写作了解说。我还承担了本书版权交涉等事务。这样的合作也证明,如果形成具有不同领域专业知识的翻译者间的互助、互补,即便是跨领域的翻译也能较好地完成。
我虽不是科学专业领域出身的,但对科学问题也非常感兴趣,做过一些科技文章的翻译,写过几篇科普教材问题的论文。我没有资格从专业角度评价赤崎勇教授的LED研究,但经过《蓝光之魅》的翻译,再次加强了我的一个想法:科学技术的应用是有伦理性的,应对为人类带来福祉的科学研究成果、技术的应用表示最大的敬意和发自内心的感谢。
方明生
2016年5月15日
(译者系上海师范大学、上海建桥学院教授)