История изобретения полупроводникового освещения

Сегодня светодиодная индустрия стремительно завоевывает рынки на всех континентах. На нее работают сотни мощных и оборудованных по последнему слову техники исследовательских лабораторий, в этой сфере лежат коммерческие интересы десятков крупнейших транснациональных корпораций, консорциумов и финансово-промышленных групп. Индустрия производства светодиодного оборудования исчисляется миллиардными оборотами капитала, ежегодно в нее вливаются колоссальные инвестиционные потоки. По этим и некоторых другим причинам светодиодное направление демонстрирует невиданную даже для электроники динамику развития.

Ее часто называют молодой, инновационной, а с подачи журналистов и революционной отраслью светотехники. Это не совсем верно. Ведь явление электролюминесценции и особые физические свойства полупроводниковых излучателей известны человечеству уже около сотни лет. Как это часто бывает в истории науки и техники, фундаментальное открытие, в последствии круто меняющее жизнь человечества, совершается совершенно случайно или является побочным продуктом других исследований и изучения физических свойств различных объектов. Это касается полупроводников и эффекта электролюминесценции в полной мере.

Случайное открытие, изменившее мир

Гильремо Маркони

История развития полупроводниковых источников электромагнитного излучения началась в 1907 году в лаборатории Гильермо Маркони – того самого итальянца, который яростно оспаривал у русского физика Александра Попова приоритет в открытии радио. Маркони в ходе совершенно других исследований случайно обнаружил слабое излучение в месте точечного контакта диода при включенном детекторе. Этому явлению, названному электролюминесценцией, тогда никто не придал особого значения, поскольку неизвестно было, как его можно использовать в практических целях. Так великое открытие оказалось похороненным на полтора десятка лет. Правда, сотрудник лаборатории Маркони Генри Раунд добросовестно описал и задокументировал открытый фотоэлектрический эффект, который возникал при пропускании слабого тока через экспериментальную пару металл-карбид (карборунд).

В 1922 году это техническое достижение удалось повторить лаборанту Нижегородского радиоинститута Олегу Лосеву, заметившему слабое световое излучение некоторых кристаллических диодов, применявшихся в довольно примитивной радиоаппаратуре того времени. Опубликованная в научном журнале статья с подробным описанием этого эффекта стала громким научным открытием, которое в Германии нарекли Lossev Licht. В ходе дальнейших экспериментов с фотолюминесценцией выяснилось, что это явление никак не связано с нагревом полупроводника, а имеет исключительно электромагнитно-волновую природу. Этот «холодный» свет получил развитие и практическое применение только после изобретения в 1948 году первого транзистора.

Квантовая теория и p-n-переход

В 50-х годах прошлого столетия мир познакомился с квантовой теорией, которая поначалу считалась откровенно бредовой и антинаучной, а позже – просто спорной. Однако ее постулатами была доказана способность испускания некоторыми материалами пучков фотонов при изменении состояния электронов. Такое свечение было чрезвычайно слабым и его использование долгое время не представлялось возможным. Однако именно это едва заметное излучение легко в основу будущей светодиодной индустрии. Природу свечения и его высокий технический потенциал ученые поняли только после появления теории p-n-переходов – фундаментальной основы всех современных полупроводниковых устройств.

Первый полноценный светодиод, излучавший в красном спектре, был создан в 1962 году Ником Холоньяком – инженером компании General Electric.Такие излучающие элементы начали применяться для выпуска миниатюрных световых индикаторов, которые в свою очередь использовались в электронном оборудовании. По легенде, Прометей подарил людям огонь и тепло, а коллективные усилия различных ученых и изобретателей обусловили светодиодную революцию, которая позволила человечеству овладеть светом во всем его разнообразии.