முதல் நீல LED விளக்கு உருவான கதை

LED – யின் நிறம் அதன் பிளாஸ்டிக் உறையில் இருந்து வரவில்லை என்பது உங்களுக்கு தெரியுமா ?

ஆம்! LED யின் நிறம் விலக்கின் உள்ளே உள்ள கம்பி மற்றும் சில உலோகங்களில் இருந்து வருகின்றன!

1962 ஆம் ஆண்டில், ஜெனரல் எலெக்ட்ரிக் இன்ஜினியர் நிக் ஹோலோனியாக் என்பவரால் முதலில் சிவப்பு நிற LED உருவாக்கப்பட்டது, பின் சில ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, மான்சாண்டோவின் பொறியாளர்கள் ஒரு பச்சை LED யை உருவாக்கினர், ஆனால் பல தசாப்தங்களாக, இவை இரண்டு வண்ணங்கள் மட்டுமே கிடைத்தன. இந்த இரண்டு நிற LED-களும் இண்டிகேட்டர்கள், கால்குலேட்டர்கள் மற்றும் கடிகாரங்கள் போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு மட்டுமே பயன்படுத்தும் வகையில் இருந்தது.

ஏன் நீல LED மிகவும் முக்கியமாக கருதப்படுகிறது?

நீல LED யை உருவாக்க வேண்டும் என்பது பலரின் கனவாக இருந்தது, காரணம் சிவப்பு, பச்சை LED உடன் நீல LED யை சேர்க்கும்போது வெள்ளை ஒளியை உருவாக்க முடியும் மேலும் இதன் மூலம் கற்பனை செய்து பார்க்க முடியாத வேறு எந்த நிறத்தையும் உருவாக்க முடியும்.

இது வீடுகள் முதல் தொலைபேசிகள், கணினிகள், டிவிகள் மற்றும் விளம்பர பலகைகள் வரை அனைத்து வகையான சாதனங்களிலும் LED களுக்கான கதவுகளைத் திறக்கலாம்.

இருப்பினும், நீல LED யை உருவாக்குவது நம்பமுடியாத அளவிற்கு கடினமாக இருந்தது. 1960 களில், ஐபிஎம், ஜிஇ மற்றும் பெல் லேப்ஸ் போன்ற ஒவ்வொரு பெரிய எலக்ட்ரானிக்ஸ் நிறுவனமும் இந்த சாதனையை அடைய ஒரு பெரிய பந்தயத்தில் ஈடுபட்டது. ஆயிரக்கணக்கான ஆராய்ச்சியாளர்களின் முயற்சிகள் இருந்தபோதிலும், எதுவும் பலனளிக்கவில்லை.

ஜெனரல் எலெக்ட்ரிக் இன்ஜினியர் நிக் ஹோலோனியாக் முதல் சிவப்பு LED யை உருவாக்கி பத்து ஆண்டுகள் கடந்துவிட்டன, அதுவே பின்னர் இருபது, முப்பது என வருடங்கள் கடந்தோடின. விளக்குகளுக்கு LED களைப் பயன்படுத்துவதற்கான நம்பிக்கையும் வருடங்கள் போக போக மங்கிப்போனது.

மான்சாண்டோவில் உள்ள ஒரு இயக்குனரின் கூற்றுப்படி, LED-கள் ஒருபோதும் சமையலறை விளக்குகளை மாற்றாக அமையாது மேலும் யாவை உபகரணங்கள், கார் டேஷ்போர்டுகள் மற்றும் ஸ்டீரியோ செட்களில் மட்டுமே பயன்படுத்தப்படும் என்ற கருத்தை வெளியிட்டார்.

உலகின் முதல் நீல நிற LED யை உருவாக்குவதற்கு, முழுத் தொழில்துறையையும் மீறி மூன்று அற்புதமான கண்டுபிடிப்புகளைச் செய்த ஒரு பொறியாளர் இல்லையென்றால் இது இன்றும் உண்மையாக இருக்கலாம்.

ஆம், ஷூஜி நகமுரா என்ற பொறியாளர் தான் அந்த சாதனைக்கு சொந்தமானவர், இவர் பல தோல்விகள் மற்றும் சோதனைகளை கடந்து நீல ஒளியை உமிழக்கூடிய LED யை கண்டுபிடித்தார்.

ஷுஜி நகமுரா

ஷூஜி நகமுரா, நிச்சியா என்ற சிறிய ஜப்பானிய இரசாயன நிறுவனத்தில் ஆராய்ச்சியாளராக இருந்தார்.

இந்நிறுவனம் சிவப்பு மற்றும் பச்சை LED களுக்கான குறைக்கடத்திகளை உற்பத்தி செய்துவந்தது. இருப்பினும், 1980களின் பிற்பகுதியில், பெரும் நிறுவனங்களை எதிர்த்துப் போராட முடியாமல் இந்நிறுவனம் தோற்றது.

நகமுராவின் ஆய்வகத்தில் இருந்த மோசமான காற்றோட்டம் மற்றும் பாஸ்பரஸ் கசிவு காரணமாக, அடிக்கடி வெடிப்புகளை ஏற்படுத்தியது, மேலும் இவை அவரது சக பணியாளர்கள் அவரை தவிர்க்கவும் வழிவகுத்தது. 1988 வாக்கில், அவரது மேற்பார்வையாளர்கள் இவரின் ஆராய்ச்சியில் மிகவும் விரக்தியடைந்தனர், இதன் காரணமாக நகமுராவை அந்நிறுவனத்தை விட்டு வெளியேறச் சொன்னார்கள்.

விரக்தியின் காரணமாக, நகமுரா நிறுவனத்தின் நிறுவனர் நோபுவோ ஒகாவாவிடம் ஒரு தீவிரமான திட்டத்தை முன்வைத்தார். அது நீல LED யை உருவாக்குவது பற்றியாகும் காரணம் அப்போது ஜப்பானின் சோனி, தோஷிபா மற்றும் பானாசோனிக் போன்ற ஜாம்பவான்கள் இந்த நீல LED யை உருவாக்கும் பந்தயத்தில் ஈடுப்பட்டு எந்த வெற்றியும் கிடைக்காமல் இருந்தனர்.

நகமுராவின் நிறுவனம் குறைக்கடத்தி பிரிவில் பல ஆண்டுகளாக இழப்புகள் சந்தித்தப்போதிலும், நிறுவனர் ஒகாவா, நகமுராவை நம்பி ஒரு சூதாட்டத்தில் ஈடுபட்டார். அவர் நகாமுராவின் மூன்ஷாட் திட்டத்தில் 500 மில்லியன் யென் முதலீடு செய்தார், இது நிறுவனத்தின் ஆண்டு லாபத்தில் சுமார் 15% ஆகும்

LED கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன:

LED (ஒளி-உமிழும் டையோடு) ஒரு சிறப்பு வகையான டையோடு ஆகும், இது மின்சாரம் அதன் வழியாக செல்லும்போது ஒளியை வெளிப்படுத்துகிறது. இது எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதை படிப்படியாக பார்ப்போம்:

LED யில் மின்சாரம் பாயும்போது, ​​அது “p-type” மற்றும் “n-type” எனப்படும் இரண்டு வெவ்வேறு அரைக்கடத்திப் பொருட்களின் சந்திப்பை கடந்து செல்கிறது.

p-type பகுதியில், “துளைகள்” எனப்படும் நேர்மறை கடத்திகள் அதிகமாக உள்ளன.

n-type பகுதியில், “எலக்ட்ரான்கள்” எனப்படும் எதிர்மறை கடத்திகள் அதிகமாக உள்ளன.

p-n சந்திப்பில், p-type துளைகள் மற்றும் n-type எலக்ட்ரான்கள் மின்சாரத்தால் ஈர்க்கப்பட்டு ஒன்றோடொன்று மீண்டும் இணைகின்றன. இந்த மீண்டும் இணைதல் செயல்முறையின் போது, ​​அவை ஒளியின் வடிவத்தில் ஆற்றலை வெளியிடுகின்றன. இவையே நமக்கு வெளிச்சமாக கிடைக்கிறது.

ஒளியின் நிறம்:

வெளிப்படும் ஒளியின் நிறம் p-n சந்திப்பில் பயன்படுத்தப்படும் அரைக்கடத்திப் பொருளின் வகையைப் பொறுத்தது.
வெவ்வேறு பொருட்கள் வெவ்வேறு அலைநீளங்களை (நிறங்களை) வெளிப்படுத்துகின்றன.

LED ஒரு திசையில் மட்டுமே மின்சாரம் பாய அனுமதிக்கிறது, p-type இலிருந்து n-type வரை.
தலைகீழ் திசையில் மின்சாரம் பாயாது.

எலக்ட்ரோலுமினென்சென்ஸ்:

LED யில் ஒளியின் உமிழ்வு “எலக்ட்ரோலுமினென்சென்ஸ்” எனப்படும் ஒரு நிகழ்வு ஆகும்.
இது ஒரு பொருள் மின்சாரத்தால் தூண்டப்படும் போது ஒளியை வெளிப்படுத்தும் ஒரு நிகழ்வு.

நீல LEDக்கான போட்டி:நேரத்திற்கு எதிரான ஒரு பந்தயம்

1980 களில், நூற்றுக்கணக்கான மில்லியன் டாலர்கள் செலவழிக்கப்பட்ட பிறகு, ஒவ்வொரு எலக்ட்ரானிக்ஸ் நிறுவனமும் வெறுங்கையுடன் இருந்தன. இருப்பினும், ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு முக்கியமான தேவையை அடையாளம் கண்டனர் அது உயர்தர படிகங்கள்.

ஆம் LED களில் ஒரு சிறிய அளவில் படிகங்கள் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இவை LED எந்த வண்ணத்தில் ஒளிர வேண்டும் என்பதை தீர்மானிக்கிறது.

பொதுவாக சிவப்பு நிற LED யில் அலுமியம் காலியம் ஆர்சனைடு (AlGaAs) பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் நீல நிற LED யில் காலியம் இண்டியம் நைட்ரேட் (InGaN) பயன்படுத்தப்படுகிறது.

1980 களில் ஆய்வில் ஈடுபட்ட அனைத்து நிறுவங்களும் காலியம் நைட்ரைடு படிகங்கத்திற்கு பதிலாக துத்தநாகம் செலினைடு படிகத்தை கொண்டு ஆய்வில் ஈடுப்பட்டனர். நிச்சியாவில் உள்ள நகாமுராவின் சகாக்கள் உட்பட அனைவரும் அதில் கவனம் செலுத்தினர். இருப்பினும், நகமுராவுக்கு ஒரு எண்ணம் இருந்தது, அது காலியம் நைட்ரைடு (GaN) படிகத்தை நீல LED யை உருவாக்க பயன்படுத்துவது காரணம் காலியம் நைட்ரைடு அதிக ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது என்று அவர் நம்பினார்.

நகாமுரா ஏன் காலியம் நைட்ரைடை ஐத் தேர்ந்தெடுத்தார்?

பெரிய பட்டை இடைவெளி: GaN ஆனது இயற்கையாகவே பெரிய பேண்ட் இடைவெளியைக் கொண்டுள்ளது, நீல ஒளியை வெளியிடுவதற்கு ஏற்றது.

நேரடி பட்டை இடைவெளி: GaN இல், எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகள் நேரடியாக மீண்டும் இணைந்து, அதிக ஆற்றலை ஒளியாக வெளியிடுகின்றன. துத்தநாக செலினைடில், செயல்முறை மறைமுகமாக இருந்தது, இது ஆற்றல் இழப்பு மற்றும் குறைந்த செயல்திறன் ஆகியவற்றிற்கு வழிவகுத்தது.

இருப்பினும், நாகமுராவிற்கு காலியம் நைட்ரைடு கொண்டு வேலை செய்வது மிகவும் கடினமாக அமைந்தது. உயர்தர படிகங்களை வளர்ப்பது சவாலாக இருந்தது.

நகாமுராவின் உறுதியான மனம்

நகாமுராவின் சக ஊழியர்கள் இவர் மீது நம்பிக்கை அற்ற நிலையில் இருந்தனர். இந்த சந்தேகம் மற்றும் மிகப்பெரிய தொழில்நுட்ப சவால்கள் இருந்தபோதிலும், நகாமுரா அவரது ஆய்வை தொடர்ந்தார். நாகமுரா தனது ஆய்வகத்தில் நீண்ட நேரம் செலவிட்டார், நுணுக்கமாக பரிசோதனை செய்து தனது நுட்பங்களை செம்மைப்படுத்தினார். GaN வளர்ச்சிக்காக வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு புதிய அணு உலையில் முதலீடு செய்யும்படி ஒகாவாவை அவர் சமாதானப்படுத்தினார்.

இவ்வாறு பல வருட சோதனை மற்றும் ஆய்வுக்கு பிறகு இறுதியாக நீல நிலா LED விளக்கை நாகமுற கண்டுபிடித்தார்.

அவரது இந்த கண்டுபிடிப்பு சில முக்கிய ஆய்வுகள் மூலம் கிடைத்தன:

நாகமுரா மற்றவர்களை போல GaN படிகங்களை அதிக வெப்பநிலையில் வளர்க்காமல் குறைந்த வெப்பநிலையில் வளர்த்தார் மேலும் இது சிறந்த முடிவுகளையும் தந்தது.

நாகமுரா மெக்னீசியத்தைப் பயன்படுத்தி GaN இல் p-வகை ஊக்கமருந்துகளை அடைந்தார், இது ஒரு செயல்பாட்டு LED உருவாக்குவதற்கான முக்கியமான படியாகும்.

வெற்றி மற்றும் அங்கீகாரம்

1993 இல், பல வருட அயராத உழைப்பிற்குப் பிறகு, நகாமுரா இறுதியாக வெற்றியைப் பெற்றார். அவர் GaN ஐப் பயன்படுத்தி உலகின் முதல் உயர்-பிரகாசம் கொண்ட நீல LED யை உருவாக்கினார். இது முந்தைய முயற்சிகளை விட கிட்டத்தட்ட 100 மடங்கு பிரகாசமாக இருந்தது.

இந்த கண்டுபிடிப்பு விளக்கு உலகில் ஒரு புரட்சியை ஏற்படுத்தியது.

வெள்ளை LED கள்: சில நீல ஒளியை மற்ற நிறங்களுக்கு மாற்றும் பாஸ்பர்களுடன் நீல LED களை இணைப்பதன் மூலம், பாரம்பரிய ஒளி விளக்குகளுக்கு மாற்றாக வெள்ளை LED களை உருவாக்க முடியும்.

முழு வண்ணக் காட்சிகள்: நீல LED யை சிவப்பு மற்றும் பச்சை LED உடன் இணைந்து உயர் தெளிவுத்திறன், முழு வண்ண காட்சிகளை டிவிகள், கணினிகள் மற்றும் ஸ்மார்ட்போன்களில் உருவாக்க அனுமதிக்கப்படுகின்றன.

திட-நிலை விளக்குகள்: நீல LED கள் திட-நிலை விளக்குகளுக்கான கதவைத் திறந்தன, இது மிகவும் திறமையானது, நீண்ட காலம் நீடிக்கும் மற்றும் பாரம்பரிய ஒளிரும் பல்புகளை விட குறைவான வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது.

ஷுஜி நகமுராவின் கண்டுபிடிப்பு வரலாற்றுப் புத்தகங்களில் அவருக்கு ஒரு இடத்தைப் பெற்றுத் தந்தது மட்டுமின்றி, இசாமு அகாசாகி மற்றும் ஹிரோஷி அமானோ ஆகியோருடன் இணைந்து நீல நிற எல்.ஈ.டி.களில் பணியாற்றியதற்காக இயற்பியலுக்கான 2014 நோபல் பரிசில் ஒரு பங்கையும் பெற்றார்.

இன்று, நீல LED கள் எங்கும் காணப்படுகின்றன, மேலும் நம் வாழ்வில் அவற்றின் தாக்கம் மறுக்க முடியாதது. அவை எங்கள் வீடுகள், தெருக்கள் மற்றும் சாதனங்களை ஒளிரச் செய்கின்றன, ஆற்றலைச் சேமிக்கின்றன மற்றும் விளக்குகளின் எதிர்காலத்தை வடிவமைக்கின்றன. இவை அனைத்தும் பிரதான நீரோட்டத்திற்கு எதிராகச் சென்று தனது பார்வையைத் துரத்தத் துணிந்த ஒரு விஞ்ஞானியின் உறுதியுடன் தொடங்கியது.