The Royal Swedish Academy of Scienc

The Royal Swedish Academy of Sciences will award this year's Nobel Prize in Physics to Isamu Akasaki (Meijo University, Nagoya, Japan), Hiroshi Amano (Nagoya University), and Shuji Nakamura (University of California, Santa Barbara).
Starting in the 1970s, the three researchers tackled a range of challenges in device physics and materials science to create light-emitting diodes that could shine blue light. Red and green LEDs were already available by the late 1960s. The advent of the first luminous blue LED, which took place in 1993, completed the visual spectrum. A wide range of potential applications, from domestic lighting to optical storage, opened up.
Compared with incandescent light bulbs, LEDs are 10 times more energy efficient, last 100 times longer, and are much more resistant to vibration and shock. Given that 20–30% of the world's electricity is consumed by lighting, the widespread adoption of LEDs will significantly reduce the world's energy consumption and, with it, its emission of carbon dioxide into the atmosphere.
Echoing the words of Alfred Nobel's will, the Nobel selection committee remarked that the invention of the blue LED is "of great benefit to mankind."
Toward blue LEDs
Blue LEDs work in the same way as their red antecedents. Two layers of semiconductor, one p-doped, the other n-doped, abut each other. Applying voltage across the layers, from p to n, drives the extra electrons from the conduction band of the n-doped layer to fill holes in the valence band of the p-doped layer.
If the electrons can cross the bandgap without having to gain or shed momentum—that is, if the conduction band’s minimum and the valence band’s maximum face each other across momentum space—each electron–hole recombination yields a photon whose energy matches the bandgap.
Materials that have such "direct" bandgaps make efficient LEDs, but they are the exception rather than the rule among semiconductors. The world's preeminent semiconductor, silicon, has an indirect bandgap. Most LEDs—from the original red LEDs to the prize-winning blue LEDs—are made of direct-bandgap compounds drawn from elements from groups III and V of the periodic table.
Red and green LEDs are made from gallium arsenide and gallium phosphide. In principle, extending the family to achieve shorter wavelengths entails pairing Ga with a lighter element from group V, nitrogen, whose smaller size yields tighter binding and, with it, a wider bandgap.
The quest to harness GaN's bandgap for light emission began in the 1950s even before the red LED made its debut in 1962. By the early 1970s, progress had foundered. Making pure GaN device-sized crystals, let alone doped crystals, proved too difficult.
Prospects brightened in the mid 1970s when a new technique came online for building crystals layer by layer: metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE). Amano and Akasaki set themselves the goal of using MOVPE to make crystals of p- and n-doped GaN. In 1986, after a decade of effort, they had found a successful recipe: Deposit GaN with its dopants on top of a layer of aluminum nitride that is itself deposited on a sapphire substrate. The sapphire–AlN foundation guides the formation of a crystalline GaN layer. Working independently, Nakamura hit on a similar recipe in 1991.
Doping GaN with magnesium or zinc yielded p-doped crystals, but not ones that could accept electrons efficiently. Fortuitously, Amano and Akasaki found in the late 1980s that samples they had examined with an electron microscope became better acceptors. The cause, Nakamura discovered, arose during crystal growth: Dopants formed efficiency-sapping complexes with hydrogen atoms, whose presence as a contaminant arises from the use of organic precursors in MOVPE. Irradiating the crystals with electrons breaks up the complexes. Annealing has the same beneficial effect.
The final step toward making efficient blue LEDs was to exploit the concept of heterostructures. In GaN LEDs, as in GaAs LEDs before them, different semiconductors from the same groups of the periodic table are combined in layers. Family membership ensures that the layers, which have different bandgaps and refractive indices, are structurally compatible with each other. With a judicious choice of layers, the electrons and holes that combine to emit photons can be squeezed into a narrower volume, thereby boosting efficiency. Further gains in efficiency come from exploiting the layers' optical properties.
For their first blue LEDs, Amano and Akasaki layered GaN with aluminum gallium nitride; Nakamura paired GaN with indium gallium nitride and InGaN with AlGaN. By 1993, Nakamura had made a tiny blue LED that shone as brightly as a candle. Light emission in the device took place in a layer of zinc-doped InGaN sandwiched between n- and p-doped AlGaN, which, in turn, was sandwiched between n- and p-doped GaN. To date, the paper describing the landmark device has been cited more than 3000 times.
Besides the potential for slashing the world's electricity bill, GaN-based LEDs have other important and widespread applications. The devices deliver light to the screens of cell phones, computers, and TVs. In poor countries, solar-powered LED lights are supplanting lamps fueled by kerosene.

Результаты (русский) 1:

Шведской королевской академии наук будет награда в этом году Нобелевской премии по физике Фонд Исаму Акасаки (Meijo университет, Нагоя, Япония), Hiroshi Амано (Нагоя Университет), и Сюдзи Накамура (Калифорнийский университет, Санта-Барбара).Начиная с 1970-х, три исследователи решить ряд проблем в устройства физика и материаловедение для создания светодиодах, которые может сиять синий свет. Красный и зеленый светодиоды были уже в конце 1960-х. С появлением первых световой синий светодиод, который состоялся в 1993 году, завершил визуального спектра. Широкий спектр потенциальных приложений, от внутреннего освещения в оптический накопитель, открыл.По сравнению с ламп накаливания, светодиоды в 10 раз больше энергии эффективной, последние 100 раз больше и гораздо более устойчивы к вибрации и ударным. Учитывая, что 20 – 30% мировой электроэнергии потребляется освещения, широкое использование светодиодов будет значительно снизить потребление энергии в мире и вместе с ним, его выбросов углекислого газа в атмосферу.Повторяя слова воля Альфреда Нобеля, выбор Нобелевский комитет заметил, что изобретение синий светодиод «из большую пользу человечеству.»Сторону синего светодиодаСиние светодиоды работают в так же, как их красный происхождение. Двух слоев полупроводников p легированный, другие n легированный, примыкают друг к другу. Применяя напряжения через слои, от p к n, диски дополнительных электронов от проводимости слоя n легированный для заполнения отверстий в полосе значности p легированных слоя.Если электроны могут пересекать bandgap без необходимости получения или пролить импульс — то есть, если полоса кондукции минимальный и значности Максимальная сталкиваются друг с другом через импульс пространство — каждый электронно – дырочных рекомбинации дает фотон, энергия которого соответствует bandgap.Материалы, которые имеют такие «прямой» нанофотоэлектролиза сделать эффективные светодиоды, но они являются скорее исключением, чем правилом среди полупроводников. Выдающийся в мире полупроводниковых материалов, кремния, имеет косвенные bandgap. Большинство светодиодов — от оригинального красные светодиоды для призовые синих светодиодов — изготовлены из прямого bandgap соединений из элементов из группы III и V периодической таблицы.Красный и зеленый светодиоды производятся из арсенида галлия и Фосфид галлия. В принципе расширяя семьи для достижения более короткие длины волн влечет за собой спаривания Ga с светлее элемент из группы V, азота, размер которого меньше дает более жесткие привязки и вместе с ним, шире bandgap.Поиски, чтобы использовать в Ган bandgap для светового излучения началось в 1950-е годы, даже до того, как красный светодиод сделал его дебют в 1962 году. В начале 1970-х прогресс затонул. Делая чисто Ган устройство размером кристаллов, не говоря уже о легированных кристаллов, оказалось слишком сложно.Перспективы оживился в середине 1970-х годов, когда новая техника пришли онлайн для создания кристаллы слой за слоем: металлоорганических паров этапе эпитаксия (MOVPE). Амано и Акасаки поставили перед собой цель использования MOVPE сделать кристаллы из p - и n легированных Ган. В 1986 году, после десятилетия усилий, они нашли успешное рецепт: Ган депозит с его активаторов сверху слой нитрида алюминия, который сам на хранение сапфира. Сапфир – AlN фонд руководства и формирование кристаллических GaN слоя. Работать самостоятельно, Накамура хит на подобный рецепт в 1991 году.Допинг Ган с магния или цинка принесли p легированных кристаллов, но не те, которые могут эффективно принимать электронов. Случайно Амано и Акасаки нашли в конце 80-х годов образцы, которые они изучены с помощью электронного микроскопа стал лучше акцепторами. Причиной, Накамура обнаружил, возникли во время роста кристаллов: активаторов сформировали подрывают эффективность комплексов с атомами водорода, чье присутствие в качестве загрязнителя возникает в результате использования органических прекурсоров в MOVPE. Облучающих кристаллы с электронами разбивает комплексы. Отжиг имеет же положительный эффект.Последний шаг к делать эффективные синие светодиоды было использовать концепцию гетероструктур. В GaN LEDs, как GaAs светодиодов перед ними различные полупроводники из той же группы периодической таблицы объединяются в слоях. Семейное членство гарантирует, что слои, которые имеют различные нанофотоэлектролиза и преломления, структурно совместимы друг с другом. С разумный выбор слоев электронов и дырок, которые испускают фотоны могут быть втиснуты в узкий объем, тем самым повышая эффективность. Дальнейшее повышение эффективности приходят от использования оптических свойств слоев.Для их первых синие светодиоды Амано и Акасаки слоистых Ган с нитрида галлия алюминия; Накамура в паре с Индий нитрида галлия и InGaN с Альган Ган. В 1993 году Накамура сделал крошечные синий светодиод, который сиял как ярко, как свеча. В слой цинка легированных InGaN, зажатая между n и p легированный Альган, который, в свою очередь, была зажата между n и p легированный Ган состоялась светового излучения в устройстве. На сегодняшний день документ, описывающий устройство ориентир привел более чем 3000 раз.Помимо возможности сократив оплату электроэнергии в мире на основе GaN LEDs имеют другие важные и широко распространенных приложений. Устройства обеспечивают свет на экраны сотовых телефонов, компьютеров и телевизоров. В бедных странах солнечных батареях светодиоды вытеснения подпитывается керосиновые лампы.

Результаты (русский) 2:

Шведская Королевская академия наук присуждает Нобелевскую премию в этом году в области физики, чтобы Исаму Акасаки (Meijo университета, Нагоя, Япония), Хироши Амано (Нагоя университет), и Сюдзи Накамура (Университет Калифорнии, Санта-Барбара).
Начиная с 1970-х годов, три исследователи решать ряд проблем в физике устройство и материаловедения для создания светоизлучающих диодов, которые могут светить синим светом. Красные и зеленые светодиоды были уже доступны к концу 1960-х годов. Появление первого светового синим светодиодом, который состоялся в 1993 году, завершено визуальный спектр. Широкий круг потенциальных применений, от внутреннего освещения в оптической памяти, открыл.
По сравнению с лампами накаливания, светодиоды в 10 раз больше энергии эффективной, в последние 100 раз больше, и намного более устойчивы к вибрациям и ударам. Учитывая, что 20-30% электроэнергии в мире потребляется освещения, широкое внедрение светодиодов позволит значительно снизить в мире потребление энергии, а с ним, его выброс углекислого газа в атмосферу.
Вторя словам завещания Альфреда Нобеля, то Нобелевский комитет отметил, что выбор изобретение синего светодиода "огромную пользу человечеству."
К синих светодиодов
Синие светодиоды работают таким же образом, как и их предшественников красных. Два слоя полупроводника, один р-легированного, остальные п-легированных, примыкают друг к другу. При подаче напряжения поперек слоев, от р п, диски дополнительные электроны из зоны проводимости слоя н-легированных, чтобы заполнить дыры в валентной зоне слоя р-легированного.
Если электроны могут пересекать запрещенную без получения или сарай импульс, то есть, если минимальная зона проводимости и максимум лицо валентной зоны в друг друга через импульс космического каждый электрон-дырочной рекомбинации дает фотон, энергия которого соответствует запрещенной.
Материалы, которые имеют такие "прямые" зон непропускания принимать эффективные светодиоды, но они являются скорее исключением, чем правилом среди полупроводников. В мире выдающийся полупроводник кремния, имеет косвенное запрещенной. Большинство светодиодов-от оригинальных красных светодиодов в призовой синие светодиоды-сделаны из прямой немаг- соединений, взятых из элементов групп III и V групп Периодической таблицы.
Красный и зеленый светодиоды изготавливаются из арсенида галлия и фосфида галлия. В принципе, расширяя семью, чтобы достичь более короткие длины волн влечет за собой сопряжение Ga с легкого элемента из группы V, азот, которого меньше размера дает туже связывания, а с ним, более широкий запрещенной.
Стремление использовать запрещенную зону GaN для светового излучения началось в 1950 еще до того, красный светодиод дебютировал в 1962 году в начале 1970-х, прогресс провалились. Создание чистого GaN устройств размера кристаллов, не говоря уже легированные кристаллы, оказалось слишком сложно.
Перспективы оживился в середине 1970-х годов, когда новая техника пришла онлайн кристаллов строительные послойно: газофазной эпитаксии (ПФЭМОС). Амано и Акасаки поставили перед собой цель использовать MOVPE сделать кристаллы п-и п-легированного GaN. В 1986 году, после десяти лет усилий, они нашли успешное рецепт: Депозит GaN с его примесей на вершине слоя нитрида алюминия, что сама нанесенного на сапфировой подложке. Сапфир-AlN основой направляет формирование кристаллического GaN слоя. Работа самостоятельно, Накамура попал на аналогичной рецептуре в 1991 году
допинг-GaN с магнием или цинком дали р-легированных кристаллов, но не те, которые могли бы принять электроны эффективно. Случайно, Амано и Акасаки найдены в конце 1980-х, что образцы они исследовали с помощью электронного микроскопа стало лучше акцепторы. Причиной, Накамура открыл, возникла в процессе роста кристалла: Присадки формируется эффективности подрывающих комплексы с атомами водорода, присутствие которых по мере загрязнителем от использования органических прекурсоров в MOVPE. Облучение кристаллов с электронами распадается комплексы. Отжиг имеет тот же положительный эффект.
Конечный шаг к принятия эффективных синих светодиодов было использовать концепцию гетероструктур. В GaN светодиодов, так как в GaAs светодиодов перед ними, различных полупроводников из тех же самых групп периодической таблицы объединены в слои. Членов семьи гарантирует, что слои, которые имеют различные запрещенных зон и преломления, структурно совместимы друг с другом. С разумным выбором слоев, электроны и дырки, которые в совокупности излучают фотоны могут быть сжаты в узком объеме, тем самым повышая эффективность. . Дальнейшее повышение эффективности приходят от использования оптических свойств слоев
"Для своих первых синих светодиодов, Амано и Акасаки слоистых GaN с алюминиевой нитрида галлия; Накамура паре GaN с нитридом галлия индия и InGaN с AlGaN. К 1993 году, Накамура сделал крошечный синий светодиод, который сиял так ярко, как свеча. Световое излучение в устройстве проходила в слое легированного цинком InGaN зажатой между n- и р-легированного AlGaN, который, в свою очередь, зажатой между n- и р-легированного GaN. На сегодняшний день, статья, описывающая ориентир устройство было процитировано более 3000 раз.
Кроме того, потенциал для сократив в мире счета за электричество, светодиоды GaN основе и другие важные и распространенные приложения. Устройства обеспечивают свет на экраны сотовых телефонов, компьютеров, телевизоров и. В бедных странах, на солнечных батареях светодиодные фонари вытесняют лампы, питаемые керосина.

Результаты (русский) 3:

шведская королевская академия наук будет премия в этом году нобелевскую премию по физике - исаму akasaki (meijo университета нагои, япония), хироси амано (Nagoya University), и shuji накамура (университет калифорнии, санта барбара.
начиная с 1970 - х годов,трое исследователей решить ряд проблем в устройство, физики и материаловедения, чтобы создать светодиодов, которые могли бы светятся синим светом.красный и зеленый светодиоды уже доступны в конце 60 - х. с появлением первой световой синий светодиод, который состоялся в 1993 году, завершены визуальном спектре.широкий спектр потенциальных приложений, от внутреннего освещения на оптический,открыл.
по сравнению с лампы накаливания, светодиоды являются в 10 раз более энергоэффективным, последний в 100 раз больше, и гораздо более устойчивы к вибрации и шок.учитывая, что 20 - 30% электроэнергии в мире потребляется освещения, широкого внедрения светодиодов значительно сократят мировое потребление энергии и с его, выбросы двуокиси углерода в атмосферу.
повторяя слова альфреда нобеля, нобелевский комитет по отбору отметил, что изобретение голубой привел "большую пользу человечеству".
на синих светодиодов
синих светодиодов работает так же, как и их красного предпосылки.двумя слоями полупроводников, один p-doped, другие n-doped, о друг друга.применение напряжения на слои, p - n,диски дополнительные электроны из зона проводимости из n-doped слоя, чтобы заполнить дыры в валентная зона из p-doped слоя.
если электроны могут пересекать bandgap без необходимости получения или пролить тот импульс, который,если зона проводимости минимальной и максимальной валентная зона лицом друг к другу через динамики космической каждый электрон - дыра рекомбинации урожайность фотон, энергия которых соответствует bandgap.
материалов, таких, как "прямое" bandgaps эффективного светодиоды, но это скорее исключение, чем правило среди полупроводников.в мире выдающихся полупроводников, кремния, оказывает косвенное bandgap.большинство светодиоды от первоначального красные светодиоды призовых синих светодиодов в прямой bandgap соединений из элементов из группы III и V в периодической таблице.
красных и зеленых светодиодов состоят из арсенид галлия и фосфид галлия.в принципе, в которой семья для достижения более короткие волны предполагает соединение GA зажигалкой, элемент из группы V, азот,чья меньшего размера доходность более обязательный характер и, с ним, более bandgap.
стремление использовать ган - bandgap для легких выбросов началась в 50 - х годах, еще до того, как красный индикатор дебютировал в 1962 году.в начале 1970 - х годов, прогресс не увенчались успехом.сделать чисто ган устройство калибровки кристаллы, не говоря уже забиты кристаллы, оказалось слишком сложно.
перспективы освящена в середине 1970 - х, когда новая техника пришла в интернете для создания кристаллов слоем: metalorganic эпитаксии пара (movpe).амано и akasaki задались целью, используя movpe сделать кристаллы P - и n-doped ган.в 1986 году, после десятилетия усилий, они нашли рецепт успеха:депозит "с его dopants сверху слоем нитрид алюминия, что само по себе на сапфир субстрата.сапфир - aln фонд определяет формирование кристаллических ган слой.работать самостоятельно, накамура ударил по аналогичному рецепту в 1991 г.
допинг - ган с магния или цинк принесли p-doped кристаллы, но не те, что могут принимать электроны эффективно.к счастью,амано и akasaki нашли в конце 80 - х годов, что образцы они рассмотрели в электронный микроскоп, стала лучше.причиной, накамура обнаружили, возник в ходе кристаллов: dopants сформированных эффективности сапа комплексы с атомов водорода, присутствие которого в качестве примеси, возникает в результате применения органических прекурсоров в movpe.облучение кристаллы с электронами распадается комплексов.отжиг имеет то же самое благотворное влияние.
заключительный шаг в направлении эффективного синих светодиодов, заключается в том, чтобы использовать концепцию heterostructures.в ган - светодиоды, как в GaAs светодиоды, перед ними, различных полупроводники из одной группы в периодической таблице объединены в слоях.члены семьи обеспечивает то, что слои,которые по - разному bandgaps и преломляющей индексов, структурно совместимы друг с другом.с правильного выбора слои, электроны и дыры, которые сочетают испускать фотоны можно втиснуть в меньший объем, тем самым повышая эффективность.дальнейшего повышения эффективности от эксплуатации слоев оптические свойства.
первый их синих светодиодов,амано и akasaki многослойный ган с алюминиевой нитрид галлия; накамура в паре "с индий нитрид галлия и ingan с algan.в 1993 году, накамура сделал крошечной голубой привел это светило ярче, как свеча.свет выбросов в устройство проходило в слой цинка забиты ingan зажало между N - и p-doped algan, которые, в свою очередь, зажатый между N - и p-doped ган.на сегодняшний деньдокумент с описанием исторических устройства были приведены более 3000 раз.
помимо возможности отсекать мировых электричество, ган на основе светодиодов есть другие важные и широкого применения таких технологий.устройства, доставить свет на экраны мобильных телефонов, компьютеров и телевизоров.в бедных странах, солнечные фонари светодиодные лампы вытесняют подпитывается керосин.