

2014 年 12 月 10 日,斯德哥尔摩音乐厅内灯火璀璨。85 岁的赤崎勇身着燕尾服,从瑞典国王卡尔十六世・古斯塔夫手中接过诺贝尔物理学奖奖章。当被问及获奖感受时,这位白发苍苍的日本科学家轻声说道:“这是一条很长的路。” 这条路,是他用半个世纪光阴攻克蓝色发光二极管(LED)的科研长征,更是人类照明史从白炽灯迈向节能时代的伟大跨越。

2014年12月10日,赤崎勇在斯德哥尔摩音乐厅接受瑞典国王卡尔十六世·古斯塔夫陛下颁发的诺贝尔奖。 © 诺贝尔媒体 AB 2014。摄影:亚历山大·马哈茂德
早年岁月:从鹿儿岛到学术殿堂
1929 年 1 月 30 日,赤崎勇出生于日本鹿儿岛县知览町的一个普通家庭。少年时代的他恰逢战乱岁月,却始终保持着对自然现象的好奇心。1946 年从鹿儿岛县立第二鹿儿岛初中毕业后,他以优异成绩考入京都大学理学部,主修电气工程专业。在京都大学的求学时光里,严谨的学术氛围塑造了他 “追根究底” 的思维习惯,为日后的科研工作奠定了坚实基础。
1952 年 3 月,赤崎勇获得理学学士学位,随后进入神户工业株式会社(现富士通株式会社)担任研究员。七年的企业研发经历让他深刻认识到理论与实践结合的重要性,但对学术研究的渴望始终萦绕心头。1959 年 4 月,他毅然重返校园,进入名古屋大学电子学系担任助理研究员,开启了学术生涯的新篇章。
展开全文在名古屋大学,赤崎勇师从半导体领域先驱,学术能力迅速提升。1964 年 3 月,他凭借在电子学领域的深入研究获得工学博士学位。同年 4 月,他受邀加入松下研究所东京分院,历任基础研究室长、半导体部总经理等职。这段经历让他接触到前沿的半导体研发技术,也让他敏锐地察觉到氮化镓(GaN)在光电子领域的巨大潜力 —— 彼时,红色与绿色 LED 已相继问世,唯独蓝色 LED 因技术瓶颈被视作 “20 世纪无法实现的梦想”。
科研攻坚:在绝境中开辟道路
20 世纪 70 年代初,全球科研界掀起氮化镓研究热潮,但很快便陷入困境。由于缺乏高质量单晶衬底,异质外延生长的氮化镓晶体缺陷丛生,发光效率极低。到 70 年代末,多数研究者纷纷转向其他材料,每年发表的氮化镓相关论文仅剩十余篇。但赤崎勇却坚信,只要攻克材料生长难题,氮化镓必将成为蓝光 LED 的理想材料。
1981 年,赤崎勇迎来学术生涯的重要转折 —— 他出任名古屋大学电子学系教授。这所素以学术自由著称的学府,为他提供了施展才华的舞台。校方专门为他建造了无尘实验室,而他则把研究室变成了 “不夜城”,常常带领团队通宵达旦地试验。当时的研究生天野浩回忆:“赤崎教授总是第一个到实验室,最后一个离开,失败对他而言只是下一次尝试的起点。”
攻克蓝光 LED 面临两大核心难题:高质量氮化镓晶体的生长与 p 型掺杂的实现。1986 年,在经历一千多次试验后,赤崎勇与天野浩取得重大突破 —— 他们发现通过氮化铝(AlN)缓冲层技术,并适当降低生长温度,可在蓝宝石衬底上外延出高质量的氮化镓薄膜。这一发现解决了长期困扰学界的晶体缺陷问题,为蓝光 LED 的研制扫清了第一道障碍。
1989 年,另一项关键突破接踵而至。团队在添加镁元素的氮化镓样品中,通过低能电子束辐照处理,成功实现了 p 型掺杂,获得了高浓度的空穴。当电流注入制成的 PN 结器件时,明亮的蓝光骤然亮起,在场的研究者无不热泪盈眶。赤崎勇在日记中写道:“这一刻,等待了十八年。” 同年,他们的研究成果发表后,被国际学界评价为 “照明技术的革命性突破”。
此后,赤崎勇并未止步。1990 年,他的团队在室温下实现了氮化镓的紫外受激发射,为半导体激光二极管的发展奠定基础;1995 年,又成功观测到氮化镓 / 氮化镓铟量子井的电流注入诱导发光。这些成果不断完善着氮化镓基半导体技术体系,推动着蓝光 LED 从实验室走向产业化。
学术生涯:传道授业与薪火相传
赤崎勇的学术足迹不仅局限于名古屋大学。1992 年从名古屋大学退休后,他转任名城大学科学技术研究科教授,同时保留名古屋大学名誉教授头衔。2004 年,他又被聘为名古屋大学特聘教授,继续指导科研工作。此外,他还曾担任北海道大学客座教授、日本学术振兴会 “未来计划” 项目负责人等职,在多个学术岗位上发光发热。
作为导师,赤崎勇培养了一大批优秀科研人才。他常对学生说:“毫不气馁和坚持不懈,吾道一以贯之。直觉需要在无数次失败中培养。” 天野浩便是其中的杰出代表,后来成为名古屋大学教授,与他共同斩获诺贝尔奖。除了学术指导,赤崎勇更注重培养学生的科研品格。他要求团队 “不盲从权威,不畏惧失败”,这种精神深刻影响了一代半导体研究者。
2006 年,名古屋大学用蓝光 LED 相关专利收入建成赤崎纪念研究馆,馆内设有 LED 展示馆,系统呈现蓝光 LED 的研发历程与应用成果。赤崎勇亲自担任研究中心主任,在这里继续开展前沿研究,并接待来自世界各地的研究者。截至 2014 年,名古屋大学凭借蓝光 LED 专利获得的收入已达 14 亿 3000 万日元,这些资金又反哺于科研与教育,形成了良性循环。
赤崎勇还积极推动国际学术交流。1998 年起,他担任芬兰驻日学会会员,促进日芬半导体领域合作;1999 年,他获得法国蒙彼利埃第二大学荣誉博士学位,并被授予蒙彼利埃荣誉市民称号;2008 年,他当选美国国家工程院外籍院士,其学术影响力扩展至全球。
荣誉等身:科学贡献的全球认可
赤崎勇的科研成就获得了国际社会的广泛赞誉,各类奖项与荣誉接踵而至。1991 年,他获得中日文化奖,开启了荣誉之路;1995 年,斩获国际化合物半导体研讨会的海因里希・韦尔克奖章;1996 年,先后获得 IEEE/LEOS 工程成就奖与日本政府颁发的紫绶勋章。
进入 21 世纪后,荣誉更是密集而至。2002 年,他荣获日本应用物理学会杰出成就奖、藤原奖等多项大奖,并被授予带颈带的旭日金光芒勋章;2009 年,摘得稻盛财团颁发的京都奖尖端技术领域奖项;2011 年,不仅获得 IEEE 爱迪生奖章这一电子领域的至高荣誉,更被日本天皇亲自授予文化勋章。
2014 年 10 月 7 日,瑞典皇家科学院宣布,将当年诺贝尔物理学奖授予赤崎勇、天野浩与中村修二,以表彰他们 “发明了高效的蓝色发光二极管,使白光光源明亮节能”。评选委员会评价道:“白炽灯点亮了 20 世纪,21 世纪将由 LED 灯点亮。” 同年 12 月,在斯德哥尔摩的颁奖仪式上,三位获奖者同台亮相,成为半导体领域的一段佳话。
即便在晚年,赤崎勇的贡献仍在得到认可。2021 年 2 月,他荣获伊丽莎白女王工程奖,这是对他推动 LED 照明产业化的高度肯定。从学术奖项到国家荣誉,从国内表彰到国际认可,这些荣誉见证了他为科学事业付出的毕生努力。
科学遗产:照亮世界的环保之光
赤崎勇发明的蓝色 LED,不仅彻底改变了照明技术,更对全球节能与环保事业产生了深远影响。蓝光 LED 的问世,使红、绿、蓝三基色 LED 齐备,通过三色混合或蓝光激发荧光粉即可产生白光。与传统白炽灯相比,LED 灯能耗仅为 1/10,寿命却延长 100 倍;与荧光灯相比,不含汞等有害物质,更加环保。
如今,LED 照明已广泛应用于家居、城市照明、显示屏、医疗设备等领域。在非洲撒哈拉以南地区,太阳能 LED 灯为缺乏电网覆盖的村庄带来了光明;在现代农业中,LED 植物灯可精准调控光谱,提高作物产量;在医疗领域,蓝光 LED 被用于光动力疗法治疗皮肤病。据统计,全球 LED 照明的普及每年可减少数亿吨二氧化碳排放,为应对气候变化作出重要贡献。
赤崎勇的科研成果还催生了庞大的半导体产业。氮化镓基技术不仅用于 LED,更延伸至功率器件、射频器件等领域,在新能源汽车、5G 通信等战略性新兴产业中发挥着关键作用。名古屋大学的赤崎研究中心至今仍是全球氮化物半导体研究的重镇,持续推动着技术创新。
2021 年 4 月 1 日,赤崎勇因肺炎在名古屋一家医院逝世,终年 92 岁。日本首相菅义伟致悼词称:“他的发明照亮了世界,为人类带来了福祉,是日本科学的骄傲。” 国际照明委员会评价道:“赤崎勇的工作不仅是科学上的突破,更是对人类可持续发展的巨大贡献。”
结语:科学精神的永恒光芒
赤崎勇的一生,是对科学精神的生动诠释。在多数人放弃的领域,他以 “十八年磨一剑” 的坚守,攻克了看似不可能的难题;在功成名就之后,他仍深耕学术一线,直至生命最后岁月。他留下的不仅是照亮世界的蓝光技术,更是 “坚持不懈、勇于创新” 的科研品格。
如今,当我们点亮 LED 灯,享受着节能明亮的光线时,不应忘记那位在实验室里无数次面对失败却从未放弃的科学家。正如诺贝尔奖颁奖词所言,21 世纪的光芒由 LED 点亮,而这光芒的源头,正是赤崎勇们用毕生心血点燃的科学火种。这种火种,将永远照亮人类探索未知的前行之路
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