Изобретение светодиода

    В 1907 году английский инженер Х. Д. Раунд, трудившийся во все­мирно известной лаборатории Маркони, случайно заметил, что у рабо­тающего детектора вокруг точечного контакта возникает свечение.  Всерьез же заинтересовался этим физическим явлением и попытался найти ему практическое применение «непостижимо талантливый рус­ский» — Олег Владимирович Лосев.
  Обнаружив в 1922 году во время своих ночных радио вахт свечение  кристаллического детектора, этот, тогда еще 18­ летний, радиолюбитель не ограничился констатацией «странного» факта, а незамедлительно перешел к оригинальным экспериментам. Стремясь получить устойчи­вую генерацию кристалла, он пропускал через точечный контакт диод­ного детектора ток от батарейки. Он имел дело с прототипом полупро­водникового прибора, названного впоследствии светодиодом.

 Лосев писал: «У кристаллов карборунда (полупрозрачных) можно наблюдать (в месте контакта) зеленоватое свечение при токе через контакт всего 0,4 мА… Светящийся детектор может быть пригоден в качестве светового реле как без инертный источник света»

  Весь мир заговорил об «эффекте Лосева», на практическое примене­ние которого изобретатель успел получить (до своей гибели на войне в 1942 г.) четыре патента.
  С 1951 года центр по разработке «полупроводниковых лампочек», действующих на основе «эффекта Лосева», переместился в Америку, где его возглавил К. Леховец (США). В исследовании проблем, связанных со светодиодами, принял самое деятельное участие и «отец транзисто­ров» физик В. Шокли.
  Вскоре выяснилось, что германий (Ge) и кремний (Si), на основе которых делаются полупроводниковые триоды (транзисторы), беспер­спективны для светодиодов из­-за слишком большой «работы выхода» и, соответственно, слабого испускания фотонов на р­-n переходе.

  Успех же сопутствовал монокристаллам из сложных композитных полупроводников соединений:
галлия (Ga);
арсеникума (мышьяка — As); 

фосфора (Р);
индия (In);
алюминия (Al).

  Реализованы на практике эти идеи были лишь в 70­е годы после обна­ружения эффективной люминесценции полупроводниковых соединений типа AIIIBV — фосфида (GaP) и арсенида (GaAs) галлия и их твердых растворов.
  В итоге на их основе были созданы светодиоды. Таким образом был заложен фундамент новой отрасли техники — оптоэлектроники.

                           Первые промышленные светодиоды  
  Первые светодиоды, имеющие промышленное значение, были соз­даны в 60-­е годы на основе структур GaAsP/GaP Ником Холоньяком (США) c красным и желто-­зеленым свечением. Внешний квантовый выход был не более 0,1 %. Длина волны излучения этих приборов нахо­дилась в пределах 500—600 нм. Это область наивысшей чувствительно­сти человеческого глаза. Поэтому яркость их желто­зеленого излучения была достаточной для целей индикации. Световая отдача светодиодов при этом составляла приблизительно 1—2 лм/Вт.

  Дальнейшее совершенствование светодиодов проходило по двум  направлениям:

 - увеличение внешнего квантового выхода; 

 -  расширение спектра излучения.

 Великий вклад в эту работу советских ученых, в частности Ж. И. Алферова с сотрудниками, разработавших так называемые много проходные двойные гетероструктуры. Это открытие позволило значительно увели­чить внешний квантовый выход за счет ограничения активной области рекомбинации. Использовались гетероструктуры на основе арсенидов галлия­алюминия. При этом был достигнут внешний квантовый выход до 15 для красной части спектра (световая отдача до 10 Лм/Вт) и более 30 % — для инфракрасной.
   Показателен факт присуждения Жоресу Ивановичу Алферову Нобелевской премии в 2000 году, когда стали очевидными важность и огромное значение его работ для развития науки и техники.

 Источник:

   Ю. Н. Давиденко
Современная Схемотехника в освещении 

 Наука и техника, Санкт-Петербург 2008