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REALIZE Stories 社会の進化を、世界の可能性を、未来の希望を、描いた者たちの物語。

2024.07.29

世界を変え続ける「青色LED」。

あかさき いさむ

赤﨑 勇

亿博体育app_中福在线-下载|平台|官网終身教授?特別栄誉教授

1929年生まれ~2021年没

自分の研究、未来への可能性を信じ、諦めず突き進んだストーリー

良いものをつくるために、あえて困難な道をゆく

  • 世界で初めて、窒化ガリウムのpn接合による 青色LEDを実現(1989年)
    世界で初めて、窒化ガリウムのpn接合による 青色LEDを実現(1989年)
  • 赤﨑終身教授、天野浩亿博体育app_中福在线-下载|平台|官网特別栄誉教授らによって 開発された窒化ガリウムを結晶成長させるMOVPE装置 (1980年代前半)
    赤﨑終身教授、天野浩亿博体育app_中福在线-下载|平台|官网特別栄誉教授らによって 開発された窒化ガリウムを結晶成長させるMOVPE装置 (1980年代前半)

 青色LED発明者の赤﨑勇さんのもとで学び、研究を支えてきた、亿博体育app_中福在线-下载|平台|官网光デバイス研究センター長の竹内さん。その目に写った赤﨑さんの姿とは。
 竹内さんは、青色LEDの発明が、世界にイノベーションをもたらす長きにわたる悲願だったと話す。それは圧倒的な小型化と画質を実現した薄型テレビを思い浮かべてみればわかる。
 テレビに使われる液晶ディスプレイは、R(レッド)G(グリーン)B(ブルー)の3つの原色から幅広い色を再現する装置で、RとGは1960年代に開発された。しかし、Bのみ研究が難航。発光体となる窒化ガリウムの質の良い結晶を生成できなかったことが原因だ。B、つまり青色LEDの結晶は、窒素とアルミニウムに似たガリウムという金属を材料につくられるが、わずかでも結晶に欠陥が入るときれいに発光しない。多くの研究者が挑み、苦戦を強いられ、研究は暗礁に乗り上げた。

 そんななか、アメリカからあるニュースが。セレン化水素ガスと亜鉛蒸気で合成するセレン化亜鉛で青色レーザー(青色LEDよりも高機能)が実現したというのだ。これに光明を見出した多くの研究者は、窒化ガリウムから離れていった。
 目に見える事実だけで判断するなら当然の選択だが、赤﨑さんは窒化ガリウムによる開発を諦めなかった。セレン化亜鉛は結晶がつくりやすい反面、壊れやすいという特徴がある。耐久性が低ければ実用には適さない。赤﨑さんが竹内さんに口癖のように言っていた言葉がある。「良いデバイスは良い結晶から」と。あえて困難な道を歩んだのは、社会での実装を見据え、自身の信念に忠実だったからに他ならない。

気の遠くなる実験を繰り返し、栄誉を掴み取るまでのストーリー

可能性0.1%。ゼロでなければ、実現できる

  • 赤﨑終身教授が亿博体育app_中福在线-下载|平台|官网に赴任した直後の2号館クリーンルーム(1992年)
    赤﨑終身教授が亿博体育app_中福在线-下载|平台|官网に赴任した直後の2号館クリーンルーム(1992年)

 1989年に青色LEDの研究が実を結び、2014年にはその功績が称えられ、ノーベル物理学賞を受賞。受賞の報告を受け、当時研究室のあった亿博体育app_中福在线-下载|平台|官网の2号館では歓喜の声が上がり、建物が揺れんばかりに盛り上がった。
 青色LED開発の困難と苦労を身をもって体験し、決して歩みを止めない赤﨑さんの背中を見てきた竹内さんも我がことのように喜んだ。質の良い結晶の実現に対しては、研究室の学生の中にすら懐疑的だった者もいた。成功する可能性をあえて定量化するなら0.1%。諦めても非難はされないだろう。しかし、赤﨑さんは違った。「たとえ0.1%以下だとしても、決してゼロではない」。0.1%の確率を高めていけば実現できると考えた。赤﨑さんが開発に要した期間は約20年。この事実がそれを物語っている。赤﨑さんは信念の強さに加え、慎重さも人一倍だった。

 竹内さんが博士課程のころに行った実験結果を理論式と比較することで、窒化ガリウムの表面がガリウムか窒素かが判断可能であった。竹内さんが「窒素です」と答えると、赤﨑さんは「そうか」と一言。納得した様子ではなかったという。しばらくするとまた呼び出され、同じ質問をされる。再度、窒素と答えると、また「そうか」とつぶやき、考え込む。その様子に竹内さんは、今一度冷静に考えた。理論式を見直し、式の一部の±が逆になることに気づいた。慌てて「ガリウムです」と言い直すと、赤﨑さんは変わらず「そうか」と答えた。だが、今度は納得した表情だった。
 竹内さんは語る。「先生はわたしに問う前から別の観点に基づいてガリウムではないかと考えておられたようです。一方で、私の当初の実験結果が整合しないことから、納得がいかず、判断に対して慎重になっておられたのだと思います」と。結論一つを導き出すにも慎重すぎるくらい慎重になることが大切であると教えられたという。

スウェーデン?ストックホルムで行われたノーベル賞授賞式(2014年12月10日)
スウェーデン?ストックホルムで行われたノーベル賞授賞式(2014年12月10日)

人々の生活は豊かになり、さらにその可能性は、後進の者たちに大きな夢を与え続けている

青色LEDで自動車にも革新を

  • 信号機もLEDに代わり、省エネに貢献
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  • 赤﨑終身教授が竹内教授に贈った言葉「研究に王道なし」(1999年)
    赤﨑終身教授が竹内教授に贈った言葉「研究に王道なし」(1999年)

 青色LEDは世界を変える発明だった。ブラウン管のテレビやPCモニタが液晶に、白熱電球や蛍光ランプがLED電球に代わった事実を見れば明らかだろう。
 省エネルギー化も著しく進んだ。技術者や研究者にとって、青色LEDは可能性に満ち溢れている。例えば、その材料である窒化物半導体は理論的には赤外から深紫外までの波長をカバーするため、この光デバイスで人間が必要とする光は全て生み出すことができる。また、窒化物半導体は、シリコンに比べ大電流を扱えるため、シリコンに代わる電子デバイスとしても注目されている。自動車は内燃機関からモーターへと遷移しているが、青色LEDの発明がなければこれほど早く発展しなかったかもしれない。

 世界にもたらした絶大なる可能性。それは赤﨑さんの、信念を曲げず、一徹に、真摯に研究する姿勢が生み出した賜物である。
 竹内さんは博士課程修了時、赤﨑さんが編集した教科書の表紙裏に一筆書いてほしいと願い出た。記された言葉は、「研究に王道なし」。こうすれば成功するというような道筋はなく、一歩一歩道を切り拓きながら進むしかない、そして、出た結果は慎重に検証せよ、という訓示だと竹内は解釈している。
 試行錯誤を厭わず、結果に一喜一憂しない、赤﨑さんはまさにこの言葉を体現する研究者だった。竹内さんは言う。「何かしら判断する際、悩んだときに立ち返る場所としてこの言葉を大切にしています」と。

著書『青い光に魅せられて―青色LED開発物語』(日本経済新聞出版社発刊)
亿博体育app_中福在线-下载|平台|官网天白キャンパス正門に設置された青色LEDを使った時計塔(2005年)
スマートフォンなど液晶ディスプレイのバックライトとして青色LEDが活用されている

竹内 哲也 教授

亿博体育app_中福在线-下载|平台|官网 理工学部教授?光デバイス研究センター長