Arda Kizilkaya nivîsandiye
Dîodên ronahiya şîn (LED) wekî amûrên elektronîkî yên îroyîn ên herî gelemperî radiwestin û li çaraliyê cîhanê di malan de wekî çavkaniyên ronahiyê dixebitin. Her çend LED-yên sor û kesk bi dehsalan berê hatin îcadkirin jî, rengê şîn hema hema ne gengaz bû heke ne ji bo Shunji Nakamura vedîtinên radîkal bûya ku LED-ya şîn îcad bike. Hemî di sala 1988-an de, li Nichia-yê dest pê kir, di wê demê de ku pargîdaniyek piçûk ji ber pêşbaziya li dijî pargîdaniyên mezin û sazkirî kêm bû. Shunji, lêkolînerê Nichia, dixwest ku bêtir tiştan çêbike lê çavdêrên Nakamura ji karê wî ew qas bêhêvî bûn ku jê re gotin ku dev jê berde, ji ber vê yekê di hewildanek bêhêvî de ji bo rizgarkirina karê xwe, wî pêşniyarek radîkal ji damezrîner û serokê pargîdaniyê Nobuo Ogawa re anî. . Wî ji Nobuo re got ku wî LED-ya şîn îcad kir ku hemî pargîdaniyên damezrandî yên mîna Sony Toshiba û Panasonic têkçûn. Piştî ku di sûka nîvconductor de zirarên mezin dît, Ogawa 500 mîlyon yen, ku wê hingê nirxê wê 3 mîlyon dolar bû, ji Projeya Moonshot Nakamura re veqetand. Lêbelê, ji bo ku fêm bikin ka Nakamura LED-a şîn çawa afirandiye, divê em fêm bikin ka LED çawa dixebitin.
Gava ku we atomek veqetandî hebe, hûn dibînin ku her elektronek wê asta xweya enerjiyê ya berbiçav heye û atomên heman elementê dema ku ji hev dûr in xwedî astên enerjiyê yên nêzîkî hev in. Lêbelê, dema ku ew nêzî hev dibin da ku zexmek çêkin, elektronên herî derveyî stûna navokên hev û hem jî navokê bi xwe hîs dikin, ji ber vê yekê, astên enerjiyê diguhezin, bandek enerjiyê ava dikin. Bandora herî bilind a enerjiyê ya ku herî zêde elektron tê de heye jê re band valence, ji bandê enerjiyê yê herî bilind re bandê guheztinê û ji valahiya di navbera van bandan re valence tê gotin. Yên ku li ser LED-an têne bikar anîn nîv-rêber in ku xwedan bendek valence tijî elektron in; valahiya bandê piçûk e, ji ber vê yekê elektron dikarin xwe bavêjin ser bandê. Lêbelê, nîvconduktorên paqij pir bêkêr bûn, ji ber vê yekê ew neçar bûn ku tiştek bi navê doping bikin. Vê rêbazê hin ji maddeyên di nîvconduktorê de mîna silicon girt, û li şûna wê atomek din da ku 2 celeb nîvconductoran çêbike: tîpa n an jî tîpa p. Ji bo çêkirina nîvconduktorên tîpa n, hinek ji silicon bi fosforê tê guheztin û tebeqeyek zêde bi barkirinê neyînî dide. Ji bo çêkirina nîvconduktorên tîpa-p, hin silicon bi boronê tê guheztin ku tebeqeyek zêde bi barkirina erênî peyda dike. LED bi tevhevkirina nîvconduktorek n-type, û nîvconduktorek p-tîpê tevdigerin, û ew tebeqeyek çalak li cihê ku nîvconductor li hev dicivin, diafirîne, ku dema ku voltaja elektrîkê li nîvconduktorê tê sepandin, elektronên neyînî û kunên erênî jê re têne rêve kirin. Dema ku elektron û çal li hev dikevin, ew foton derdixin ku ronahiyê diafirînin. Dirêjahiya pêla ronahiyê ya ku rengê wê diyar dike bi tevahî xwe dispêre nîvconductor; ronahiya şîn li pêla kurt, li dawiya baranê xuya dike, û tenê di hin materyalên mîna Galium Nîtratê (GaN) de dikare were hilberandin.
Çêkirina The Blue LED
Akasaki û Amano di afirandina yekem krîstala kalîteya bilind û çêkirina qatek p-type de serkeftinek çêkir. Bi rasthatinî, wan keşf kir ku dema ku wan ew di mîkroskopa elektronîkî ya şopandinê de lêkolîn dikirin, materyalê wan bi hêztir dibiriqî. Vê yekê destnîşan kir ku tîrêjek elektronîkî qatê p-type bikêrtir dike.
Nakamura di afirandina krîstalên nîtrîd ên galiumê yên bi kalîte de bi ser ket. Wî awayê xwe yê jêhatî yê afirandina krîstal dît ku pêşî li germahiyek nizm qatek zirav a nîtrîda galium mezin kir, û dûv re jî li germahiyek bilind mezin kir. Nakamura naha jî dikare rave bike ka çima Akasaki û Amano bi tebeqeya xweya p-tîpê bi ser ketin: tîrêja elektronê hîdrojena ku bi atomên din ve girêdide ji holê rakir ku rê li ber avabûna tebeqeya tîpa p digirt. Ji aliyê xwe ve, Nakamura rêbazeke wan bi rêbazeke sadetir û erzantir veguherand: bi germkirina maddeya ku wî karîbû biafirîne, di sala 1992-an de qatek fonksiyonel a tîpa P. Niha ku Nakamura xwediyê her du celebên nîvconductor bû; wî tenê hewce kir ku bi kêmkirina valahiya bandê di qata çalak de bi karanîna îndyûmê re karbidestiya xwe zêde bike, lê wî baş xebitî- pir baş bû ku elektron foton dernaxin, ji ber vê yekê wî aluminiumek baş-bikarhêner afirand û wê demê yekem şîn şîn bû. LED hate çêkirin.
Çavkanî:
How Shuji Nakamura’s invention lights up the world. (n.d.). National Inventors Hall of Fame®. https://www.invent.org/blog/inventors/shuji-nakamura-blue-led-lights Ned, A. (2021, March 28).
Why did blue LED earn a Nobel prize if reds and Greens already existed for decades? Medium. https://medium.com/predict/why-blue-led-earned-nobel-prize-if-reds-and-greens-already-existed-for-decades-d03e31a6fd8f (2023).
The official website of the Nobel Prize - NobelPrize.org. https://www.nobelprize.org/uploads/2018/06/popular-physicsprize2014-1.pdf
Yorumlar