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2023-01-31
LED之父去世，8年前頒給LED的諾獎卻沒有他
更新時間：2022-09-25 18:05:45作者：智慧百科
“頒給LED的諾獎卻沒頒給他，是一種不公。”
就在這幾天，LED之父去世了，享年93歲。
Nick Holonyak，第一位可見光LED的發(fā)明者，掀起了人類自愛迪生發(fā)明電燈泡以來照明史的第二次革命。
——甚至可以說，沒有他這份發(fā)明，就沒有今天“遍地開花”的LED照明燈。
憑借這一發(fā)明，他斬獲了無數(shù)獎項，老布什、小布什、日本天皇、普京都為他頒過獎，他的名字甚至被美國光學(xué)學(xué)會設(shè)立成獎項，頒給每年在半導(dǎo)體領(lǐng)域做出杰出貢獻(xiàn)的人。
但遺憾的是，這里面唯獨少了諾貝爾獎。
2014年，諾貝爾物理學(xué)獎宣布首次頒給LED領(lǐng)域，卻只頒給了3位發(fā)明藍(lán)光LED的科學(xué)家，沒有他這個“奠基人”的名字。
但如今回過頭看Nick Holonyak的經(jīng)歷，又會發(fā)現(xiàn)他的某些“不同尋?！敝帯?/p>
例如他之所以走上科研道路，是因為吃不了“打工人”的苦：
在一次連續(xù)加班30個小時后他“徹底破防”，又回過頭繼續(xù)進(jìn)修學(xué)業(yè)，并一路獲得了學(xué)士、碩士和博士學(xué)位，在貝爾實驗室、美國陸軍通信隊和通用電氣工作過，最后回到母校任教整整50年。
他還曾經(jīng)在一次采訪中調(diào)侃：
半導(dǎo)體激光器的發(fā)明，在某種程度上歸功于幾十年前鐵路工作人員的苛刻工作量。
讓我們走進(jìn)這位傳奇人物，看看他跌宕起伏的人生軌跡。
為LED取代白熾燈“埋下種子”
在Holonyak之前，已經(jīng)有好幾位科學(xué)家做出了紅外LED，但可見光LED卻還沒有人做出來。
他先后遭遇了技術(shù)和實用性兩個層面的質(zhì)疑。
最初質(zhì)疑來自技術(shù)層面。
與Holonyak一起工作的通用電氣（GE）同事，大多研究的也是紅外線半導(dǎo)體，如用砷化鎵等材料產(chǎn)生紅外光等。
當(dāng)?shù)弥狧olonyak要做可見光LED時，其他通用電氣的同時第一反應(yīng)是“不可能”：
你不能這么做。如果你是個化學(xué)家，你就會知道這行不通。
Holonyak在做出可見光LED后調(diào)侃：
幸好我是個工程師，不是化學(xué)家。
他創(chuàng)造性地將當(dāng)時實驗室中研究固態(tài)光學(xué)的幾種材料（鎵、砷、磷等）結(jié)合在一起，創(chuàng)造出了一種名為磷砷化鎵（GaAsP）的材料，并以此為材料，制作出了世界上第一顆紅光LED。
△GaAsP
這也是人類歷史上首次在沒有加熱或燃燒材料的情況下產(chǎn)生可見光。
隨后，橫亙在他面前的是另一道質(zhì)疑——那個年代，白熾燈作為照明設(shè)備已經(jīng)十分流行。
Holonyak制作出的LED雖然能發(fā)出可見光，但發(fā)光效率卻極低，相比每瓦15流明的白熾燈，紅光LED每瓦只有0.1流明。
這種情況下，可見光LED能否商用都不好說，甚至還不清楚具體的用途。
對此Holonyak卻做出大膽預(yù)測，認(rèn)為將來白熾燈一定會被LED所取代。
然而通用電氣公司卻并沒有重視這份成果。
（值得一提的是，通用電氣創(chuàng)立人之一正是發(fā)明出白熾燈的愛迪生
一怒之下，Holonyak離開通用電氣，來到UIUC（伊利諾伊大學(xué)香檳分校）建立了自己的實驗室，挑了一小撮電氣工程和物理專業(yè)的學(xué)生，來與自己一起研究可見光LED。
據(jù)了解，Holonyak一直將實驗室保持在一個較小的規(guī)模，目的是有足夠精力來教導(dǎo)每個學(xué)生、了解他們的想法。
△Holonyak在實驗室
他的學(xué)生們也不負(fù)眾望。
其中一個名叫M.George Craford的學(xué)生，就在1972年研發(fā)出了摻雜氮的磷砷化鎵(GaAsP)，發(fā)明了第一顆橙黃光LED，亮度達(dá)到先前紅光LED的10倍，標(biāo)志著LED向提高發(fā)光效率方向邁出了重要一步。
隨后，新材料不斷普及，可見光LED的光譜也拓展到了紅、橙、黃、綠、翠綠等顏色。
在1993年藍(lán)色LED出現(xiàn)后，可見光LED真正開始突飛猛進(jìn)，如今已經(jīng)成為我們生活中最常見的照明設(shè)備之一。
連續(xù)搬磚30小時后，他走上科研道路
除了最廣為人知的發(fā)明紅光LED，Holonyak的人生還有許多傳奇的經(jīng)歷。
盡管他出生于美國伊利諾伊州，但他的父母都是來自東歐喀爾巴阡山脈的移民。
父親老家在深山里，母親則是在山谷的孤兒院里長大，兩人來到美國后才得以相識。
他們都沒有受過正規(guī)教育，雖然他的母親小時候曾在神父家里當(dāng)仆人，但也從未被教過認(rèn)字，只有父親會寫一點字。
于是，在這樣的家庭中長大的Holonyak，母親對他上學(xué)的期待只是會讀書寫字就行，這樣好方便給在外地煤礦上班的父親寫信。
△來源：伊利諾伊大學(xué)
順理成章的，高中畢業(yè)后Holonyak就不再讀書，選擇去中央鐵路工作，但他很快發(fā)現(xiàn)打工人的日子沒那么容易（doge）。
在一次連續(xù)加班30小時后，他終于發(fā)現(xiàn)“自己不適合從事艱苦的工作”，下定決心用自己攢下的錢去上大學(xué)。
他考上了伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校，在1950年完成電氣工程學(xué)士學(xué)位后，又進(jìn)一步攻讀了碩士、博士。
值得一提的是，在此期間，他成為了兩屆諾貝爾物理學(xué)獎獲得者John Bardeen的第一個研究生。
在John Bardeen的帶領(lǐng)下，Holonyak從事量子阱和量子阱激光器的研究，而這正是LED的核心技術(shù)之一。
△Nick Holonyak和導(dǎo)師John Bardeen（來源：伊利諾伊大學(xué)）
就這樣，Holonyak一步步為紅光LED的發(fā)明奠定基礎(chǔ)。
1950年代，Holonyak致力于研究隧道二極管——盡管這個項目本身并沒有取得任何進(jìn)展，但卻讓人們對砷化鎵的制作流程有了更多了解。
1960年，他創(chuàng)造了第一個可見的半導(dǎo)體激光器，現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于DVD播放機(jī)、激光打印機(jī)、復(fù)印機(jī)和其他高科技產(chǎn)品上。
接下來的事，大家也都知道了，Holonyak在1962年發(fā)明了第一個可見光LED，并在一年后，選擇回到母校伊利諾伊大學(xué)擔(dān)任電機(jī)工程系教授，這一待就是50年。
△2012年Nick Holonyak與學(xué)生交談（來源：伊利諾伊大學(xué)）
直到2013年退休，他指導(dǎo)了60名研究生的博士學(xué)位項目，許多學(xué)生后來都在光電子學(xué)領(lǐng)域做出了開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)，其中5人還是國家工程院（NAE）的成員。
在這期間，他不僅發(fā)明了一種能在砷化鎵芯片中彎曲光的技術(shù)，為芯片通過光傳輸信號創(chuàng)造潛力；還開發(fā)了能轉(zhuǎn)換交流電、直流電的晶閘管……
其中比較有代表性的，還要屬他發(fā)明的量子阱激光器和晶體管激光器。
1977年，Holonyak和他的學(xué)生展示了第一個量子阱激光器。這種新型激光器，能以最小的功率發(fā)射出非常集中的光，其光強(qiáng)是其他激光器的40倍，將激光二極管的性能提升到了一個新的水平。
現(xiàn)在，量子阱激光器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于光纖、CD和DVD播放機(jī)以及醫(yī)療診斷設(shè)備。
2004年，Holonyak和Milton Fang教授又有了一個想法，將晶體管和激光器同時結(jié)合起來，以更快地提升信號處理速度。由此，晶體管激光器應(yīng)運而生。
但令很多人遺憾的是，做出如此多科研成果的Holonyak卻沒有得到應(yīng)有的榮譽(yù)——諾貝爾獎。
與諾貝爾獎失之交臂
可見光LED技術(shù)，并非沒有獲得諾貝爾獎的潛力。
2014年，諾貝爾物理學(xué)獎宣布頒給可見光LED，然而Holonyak卻沒有在獲獎名單上看到自己。這一獎項最終頒給了3位發(fā)明藍(lán)色LED的科學(xué)家，分別是赤崎勇、天野浩和中村修二。
評獎委員會給出的理由是：
很長時間里（超過30年），我們都只有紅光到綠光波段的LED。沒有藍(lán)光LED，就無法制造出白色燈光。他們在20世紀(jì)90年代初期從半導(dǎo)體中獲得了第一道藍(lán)光，使得白光二極管燈成為可能。
這在當(dāng)時遭到過一些質(zhì)疑，認(rèn)為這個獲獎領(lǐng)域不該將一系列奠基人忽視得這么徹底。
Holonyak對此公開發(fā)表過回應(yīng)：
認(rèn)為“總有人欠你什么”這種觀點，其實蠻可笑的。歸根結(jié)底，活著已經(jīng)是一種幸運。
但這并不意味著他不在意此事。
E&T雜志曾在2014年諾獎宣布當(dāng)天，對Holonyak進(jìn)行過采訪，彼時他已有數(shù)十項專利在身，獲得的獎項更是不計其數(shù)：
我無法解釋為何我不在LED諾獎獲獎名單上。我認(rèn)為他們（委員會）同樣回答不了這個問題。
……如果沒有我和其他人在20世紀(jì)60年代早期的工作，藍(lán)色LED也不會出現(xiàn)。
事實上，Holonyak對光學(xué)做出的貢獻(xiàn)一直有目共睹。
早在1997年，美國光學(xué)學(xué)會就專門以他的名字設(shè)立了Nick Holonyak, Jr. Award這一獎項，頒給每年對半導(dǎo)體光學(xué)做出重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家。
2014年的LED諾獎獲獎人之一中村修二，2001年時也曾經(jīng)獲得此獎。
然而，如今隨著他的離世，諾貝爾獎理論上與Holonyak再無緣分，這一獎項原則上“只頒給在世的科學(xué)家，激勵他們繼續(xù)做出貢獻(xiàn)”。
對此UC伯克利教授馬毅表示：
LED的諾貝爾獎沒有發(fā)給第一個發(fā)明LED的人實在是對Nick的不公。
文遠(yuǎn)知行CEO兼聯(lián)合創(chuàng)始人韓旭也對他表示悼念：
但無論如何，當(dāng)我們看見紅綠燈、或是任何紅色LED時，或許會想起當(dāng)年這位推動了光學(xué)革命的科學(xué)家。
參考鏈接：
[1]https://www.nobelprize.org/prizes/facts/nobel-prize-facts/
[2]https://web.archive.org/web/20141013032018/https://eandt.theiet.org/news/2014/oct/led-nobel-snub.cfm
[3]https://web.archive.org/web/20180912022216/https://www.aip.org/history-programs/niels-bohr-library/oral-histories/30533
[4]https://www.optica.org/en-us/get_involved/awards_and_honors/awards/award_descriptions/nickholonyak/
[5]https://news.illinois.edu/view/6367/1920044460
[6]https://www.youtube.com/watch?v=cvIHUt0HhZA
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