Mavi LED’i Yapmak Neden Neredeyse İmkânsızdı?
Shuji Nakamura'nın Mavi LED'i İcat Edişinin İnanılmaz Hikayesi
1960'lı yıllardan itibaren dünyanın en büyük elektronik şirketleri kırmızı ve yeşil LED'ler üretmeyi başarmış olsa da, mavi LED'i yapmak neredeyse imkansız görünüyordu. Mavi ışık daha fazla enerji gerektirdiğinden ve daha büyük bir bant aralığına sahip olduğundan, bu, bilim insanları için büyük bir zorluktu [09:29]. Ancak Shuji Nakamura adlı bir mühendis, tüm sektöre meydan okuyarak, dünyadaki ilk mavi LED'i yaratmak için üç radikal atılım yaptı.
Nakamura'nın Yolculuğu ve Engelleri
Nakamura, 1980'lerin sonunda küçük bir Japon kimya şirketi olan Nishia'da çalışıyordu. Şirketinin yarı iletken bölümü çöküşün eşiğindeydi ve Nakamura, mavi LED'i icat etmek gibi iddialı bir teklifle şirket başkanına başvurdu. Başkan, 3 milyon dolar gibi büyük bir yatırımla Nakamura'nın projesini desteklemeye karar verdi [03:07].
Ancak bu yolculuk hiç de kolay olmadı. Nakamura, yüksek kaliteli kristaller oluşturmak için Metal Organik Kimyasal Buhar Biriktirme (MOCVD) adı verilen yeni bir teknoloji öğrenmek için Florida'ya gitti. Orada, akademi geçmişi olmadığı için meslektaşları tarafından hor görüldü. Bu deneyim, onun azmini daha da güçlendirdi [11:00].
Japonya'ya döndüğünde, kendi MOCVD reaktörünü sıfırdan inşa etmek için yoğun bir şekilde çalıştı. Her gün sabah 7'den akşam 7'ye kadar laboratuvarda kaynak yaparak, keserek ve reaktörünü yeniden bağlayarak geçiriyordu. Bir buçuk yıl süren sürekli çalışmanın ardından, 1990 yılının sonlarında, galyum nitrür kristallerini büyütmede çığır açan bir yöntem keşfetti: İki Akışlı Reaktör (Two-Flow Reactor) [15:28]. Bu buluş, şimdiye kadar yapılmış en kaliteli galyum nitrür kristallerini elde etmesini sağladı [17:28].
P Tipi Galyum Nitrür ve İndiyum Galyum Nitrür
Bir sonraki zorluk, p-tipi galyum nitrür oluşturmaktı. Nakamura, akazaki ve Amano'nun elektron ışını yöntemini kopyalamak yerine, magnezyum katkılı galyum nitrürü 400°C'ye ısıtarak hidrojen atomlarını serbest bırakan bir tavlama işlemi uyguladı. Bu, ilk kez ticari olarak uygulanabilir p-tipi galyum nitrür üretilmesini sağladı [20:00].
Son olarak, mavi LED'in ışık çıkış gücünü artırmak gerekiyordu. Nakamura, aktif katman olarak indiyum galyum nitrür kullanarak bant aralığını daralttı ve elektronların verimli bir şekilde ışık olarak yayılmasını sağladı [22:01]. MOCVD reaktörünü özelleştirme yeteneği sayesinde, indiyum galyum nitrürünü başarılı bir şekilde büyütebildi [22:49].
Mavi LED'in Doğuşu ve Sonuçları
1992 yılına gelindiğinde, Shuji Nakamura inanılmaz parlak, 1.500 mikrowatt ışık çıkış gücüne sahip ve 450 nanometrede mükemmel mavi ışık yayan bir LED oluşturmuştu [23:55]. Bu, piyasadaki önceki pseudo mavi LED'lerden 100 kat daha parlaktı. Bu icat, elektronik endüstrisini şaşkına çevirdi ve Nishia'nın kaderini değiştirdi.
Mavi LED'in icadı, beyaz LED'lerin üretilmesinin de önünü açtı. 1996'da sarı fosfor kullanarak mavi LED'lerden beyaz ışık elde etmeyi başardılar [25:15]. Bu, aydınlatma sektöründe bir devrim yarattı ve LED'lerin genel aydınlatmada kullanılmasının önünü açtı.
Nakamura'nın Mirası
Nakamura'nın mavi LED icadı, ona 2014 yılında Akazaki ve Amano ile birlikte Nobel Fizik Ödülü'nü kazandırdı [31:04]. Ancak Nishia ile olan ilişkisi gergin kaldı. Şirket, Nakamura'ya icadı için sadece 170 dolarlık bir bonus verdi [26:09]. Yıllar süren yasal mücadelelerin ardından, Nakamura 8 milyon dolar tazminat aldı, ancak bu bile onun icat ettiği ve bugün 80 milyar dolarlık bir sektörü oluşturan teknolojiye kıyasla çok küçük bir miktardı [27:15].
Bugün, Shuji Nakamura'nın çalışmaları mikro LED'ler ve UV LED'ler gibi yeni nesil LED'ler üzerinde devam ediyor [29:24]. Mavi LED, akıllı telefonlardan TV'lere, sokak lambalarından ev aydınlatmalarına kadar her yerde karşımıza çıkıyor ve dünya genelinde enerji tasarrufunda büyük bir rol oynuyor.
Daha fazla bilgi için videoyu izleyebilirsiniz:
