[2001-01-11] 科技新世紀：未來照明光源更光更慳電 放大圖片
最新的二○○一年LED「慳電膽」產品。
自從愛迪生發明白熾燈以來，世界上的照明就一直由白熾燈及其後來出現的熒光燈所統治。
使用白熾燈照明，雖然是人類科技的一大進步，但白熾燈有其自身的缺點，如壽命只有短短的一千小時左右；要用幾十瓦甚至幾百瓦的電能，能耗很高；所消耗的能量，絕大部分都轉變成熱的形式散發出去，只有很少的一部份轉變成光，光電轉換效率很低；等等。
有生之年用不完
隨著以氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導體技術的發展，出現了比白熾燈具有更多優勢的、可以取代白熾燈的照明光源——白色高亮度發光二極管（LED）。與傳統的白熾燈相比，LED的優勢是相當明顯的：首先它的壽命可以達到十萬小時，以每天使用五小時計算，十萬小時的概念是此種產品可以使用五十年，可以說你的房間裝上它後，在你的有生之年基本不用去管它。
其次是它的亮度很高，一般LED的亮度都在幾千mcd，而白熾燈一般只有幾百mcd；還有就是它的能耗很低，根據產品不同，一般只有十分之一瓦或幾十瓦；還有，它的光電轉換效率很高，幾乎所有的電能都轉化成光，是典型的冷光源，在對熱比較敏感的地方是非常適用的；它所用的電壓很低，一般是幾伏幾十伏，非常安全；等等等等。
眾所周知，以鍺（Ge）、硅（Si）為基礎的半導體技術，奠定了二十世紀電子工業的基礎，其主要產品形式是以大規模集成電路為主要技術的計算機等電子產品，形成了巨大的微電子產業群。其技術水平標誌是大的晶片尺寸和窄的線條寬度，如十二英寸／○點一五微米技術是成左獐郅x，被稱為第一代半導體技術。
半導體奠定廿世紀基礎
以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）包括GaAIAs（鎵鋁砷）、InGaAsp（銦鎵砷磷）、InGaAIP（銦鎵鋁磷）等砷化物和磷化物半導體技術，奠定了二十世紀光電子產業的基礎。其主要產品形式是以光發射器件，如半導體發光二極管（LED）和半導體激光器（LD）等為基礎的光顯示、光通訊、光存儲等光電子系統，形成了巨大的信息光電子產業群。其技術標誌是使通訊速度、信息容量、存儲密度大幅度提高，被稱為第二代半導體技術。
對微電子和光電子領域來說，二十世紀存在的問題和二十一世紀發展趨勢是人們關心的問題。高速仍然是微電子的追求目標；光電子的主要發展趨勢是全光譜的發光器件，特別是短波長（綠光、藍光以至紫外波段）LED和LD。
確認第三代技術
事實上，這些問題是第一代和第二代半導體材料本身性質決定，不可能解決的問題。它需要尋找一種高性能的寬禁帶半導體材料，而這一工作二十世紀後半葉就已經開始，在世紀之交得以確認。那就是第三代半導體技術—氮化物半導體技術。
目前利用LED實現白光主要有兩種方法，一是利用藍色LED芯片和熒光粉製備的白光LED產品，另一種是利用紅色、綠色、藍色LED製備白光組件，國際上比較活躍的還是採用第一種方法。
此方法主要是利用藍色LED為基礎光源，將一部分藍光用來激發熒光粉，使熒光粉發出黃綠光或紅光和綠光，另一部分藍光透射出來，由熒光粉的黃綠色光或紅和綠光與透射的藍光組成白光。雖然方法不同，但其原理都是一樣的，即把幾種不同顏色的光「摻和」在一起，形成白光。
以氮化鎵為基礎的寬禁帶半導體可以用來、並已經廣泛用來製備高亮度藍、綠光和白光LED，藍光到紫外波段的激光器（LD），紫外光傳感器等光電子器件；高溫大必v場效應晶體管（FET）、雙極晶體管（HBT）、高電子遷移率晶體管（HEMT）等微電子器件；這些器件構成了全色大屏幕LED顯示和交通信號燈等應用的RGB工程。
白光LED將構成照明光源更新換代的節能的綠色照明光源工程；短波長LD將成為第三代DVD、CVD、CD ROM等高密度光存儲工程；紫外光傳感器和高溫大必v微電子器件將廣泛用於國防工程。
氮化鎵受世界矚目
所有這些發展，都預示著氮化物半導體巨大的、不斷發展的應用前景和市場。
對於氮化物半導體市場的精確估計是很困難的，因為它的發展太快。Strategies Unlimited公司曾預測，二○○三年氮化鎵LED市場份額可達到六點三億美元；一九九九至二○○三年用於照明的白光LED將由幾百萬美元增至一點二億美元，十年內將增至十億美元。預計藍光氮化鎵LD的出現將是推動氮化鎵發光器件市場的主要因素，到二○○六年市場銷售額將達到三十億美元，每年平均增長百分之四十四。
由於誘人的市場前景，使得自從氮化物材料被開發投入市場以來，就成為LED產業關注追求的目標。在不到十年的時間內，氮化鎵的研究和開發已經成為世界範圍內最感興趣的領域。
一九九六年初，日本日亞公司（Nichia）首先實現氮化鎵基器件的室溫脈沖條件下的電注入受激發射。到一九九七年已有七十多家公司和大學正在積極地從事某些技術領域的研究。
目前日本和美國有多家公司推出了白光LED產品，其中日本日亞公司的水平最高，最近在網上公布的白光LED產品發光強度達到5600mcd(20mA）。
美國商業通訊公司公布的世界一九九七年氮化物LED的產值為一億八千九百五十萬美元。市場份額分別由日本的Nichia公司、Toyoda Gosei公司和美國Cree Research公司和Hewlett-Packard公司所佔有。佔有率分別為百分之五十九、百分之十四、百分之廿一和百分之六。而與一九九七年的市場需求相比較，有接近二億美元的缺額。
我國藍光波段的發光材料的研究歷史已久，如中國科學院長春物理所在ZnSSe材料的研究已有數十年的歷史，他們不但研製出藍光LED，而且也成它a研製出藍光的半導體激光器，只是由於材料本身的固有特性，與國際同行一樣未做成實用化的結果。
中國數大學投入研究
近年來，我國「八六三」計劃對氮化物系列LED項目給予了較大的支持，藍光、綠光和紫光LED研究也獲得了較大進展，已經獲得了藍光、綠光和紫光LED樣品，可望在不久的將來實現工業生產上的突破。
藍光和紫光LED的突破，將為我國白光LED的發展奠定基礎。目前據不完全統計，中國科學院北京半導體所、北京大學、信息產業部電子第十三研究所、南京大學、南昌大學和清華大學等國內具有頂尖學術地位和實力的單位都投入對氮化物的研究。他們不但在常規六方相氮化鎵材料生長上取得重大進展，而且成為世界上第一個實現立方相氮化鎵材料的生長上，取得國際領先的創新性成果，成為世界上第一個實現立方相氮化鎵電注入發光的團體。
其中有一些單位已經開展了白光LED方面的研究。研究工作雖然處於起步階段，但已經獲得了熒光粉與藍色LED組合封裝的白光LED樣品，並獲得了較高的轉換效率。
除了進行基礎研究以外，很多單位還積極從事產業化方面的工作，據不完全統計，內地目前已經成立或即將成立公司進行氮化物產業化的機構有十幾家。估計速度產業化較快的有中科院北京半導體所、南昌大學等單位。 王 浩
（圖片摘自YAHOO網站內KINGBRIGHT公司產品。）
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