中村談到 1980 年代末著手研究藍色 LED 時，在材料選擇上遇到了極大挑戰。當時可能實現藍色 LED 的材料主要有兩種，分別是硒化鋅（Zinc Selenide，ZnSe）與氮化鎵（Gallium Nitride，GaN）。

 

　　在不看好聲浪下，堅持與眾不同

 

　　在那個年代，GaN 材料幾乎沒什么人看好，因為 GaN 與藍寶石基板晶格不匹配，使晶體結構缺陷密度達 1 x 109 cm-2 以上，品質遠遠不及 ZnSe，也因此有多達 99 ％研究員，都選擇以 ZnSe 做為實現藍光 LED 這塊拼圖的研究材料，相關研究論文更是多不勝數。

 

　　只不過中村偏偏反其道而行，堅持跟別人走不一樣的路，選擇僅有 1 ％人關注的冷門材料 GaN。中村那看似不可能成功的決定，改變了往后的人生，正如同他在個人著作《我的思考，我的光》（考える力、やり抜く力私の方法）中所說，“就像我和藍色發光二極體奇妙的相遇一般，每個人的人生中都會有不可思議的相遇”。

　　▲中村修二“嶄新光明大道”演講（圖片:《科技新報》攝） 實現高亮度藍色 LED，InGaN 功不可沒

 

　　為了改善 GaN 與藍寶石基板之間晶格不匹配的問題，中村以 GaN 為材料在藍寶石基板上制作緩沖層（Buffer Layer），并為此改造出雙氣流（Two-Flow）有機金屬化學氣相沉積（MOCVD）設備，大幅提升磊晶品質，也為實現高亮度藍色 LED 奠定了基礎。

 

　　在雙氣流 MOCVD 輔助下，中村以熱退火（Thermal Annealing）制程，有效實現 p 型層 GaN；后來，又成功生長出實現高亮度藍色 LED 的關鍵材料氮化銦鎵（Indium Gallium Nitride，InGaN），并以InGaN 做為 p 型層 GaN 與 n 型層 GaN 之間的發光層，達成雙異質接面結構（Double Heterostructure），改善原本 p-n 同質接面（Homojunction）的 LED 發光效率，實現高亮度藍色 LED。

 

　　InGaN 對產生高亮度藍色 LED、藍色半導體激光及藍紫色半導體激光，都是不可或缺的要角，中村也因此稱之為“神奇材料”，但諾貝爾獎在授獎說明中對InGaN 貢獻只字未提，也讓中村不只一次表達心中的遺憾。

　　▲中村修二與同為 2014 諾貝爾物理獎得主赤崎勇（Isamu Akasaki）、天野浩（Hiroshi Amano），各自在實現藍色 LED 上所做的貢獻

 

　　（圖片：翻攝簡報內容）次世代照明趨勢，聚焦 GaN on GaN、LD 技術

 

　　至于接下來固態照明技術趨勢，除了利用“GaN on GaN”技術制造紫色 LED，繼而產生發光一致、更純凈均勻的白光外，中村也指出激光照明將會是產業發展關鍵。相較于 LED，激光二極體（Laser Diode，LD）能夠實現更高效率照明，中村認為 LD 在不久的將來會相當有市場。

 

　　中村不受傳統框架束縛、勇于挑戰，執著且不輕言放棄的個性，讓他在遭遇無數失敗下仍然奮力前行，這些歷程都為后來的成功奠定基石，也獲致今日的成就，為人類生活做出極大貢獻，影響深遠。

 

　　（首圖來源：《科技新報》攝于“嶄新光明大道”中村修二教授演講會場）