ЖУРНАЛ СТА 2/2011

ученые. Жорес Иванович Алфёров – академик Российской академии наук (РАН), директор Физико технического института им. А.Ф. Иоффе РАН, лауре ат Ленинской премии – получил золо тую медаль Американского физическо го общества за исследования гетеро структур на основе AlGaAs ещё в 70 х годах прошлого века. В 2000 году, когда стало ясно, насколько велико значение этих работ для развития науки и техни ки, насколько важны их практические применения для человечества, ему бы ла присуждена Нобелевская премия. В настоящее время одним из наибо лее перспективных материалов для создания светодиодов в коротковолно вой (синей и зелёной) области видимо го спектра считается нитрид галлия (GaN). Технология выращивания нит рида галлия и создания светодиодных кристаллов на его основе развиваются в последние годы весьма бурными тем пами. Исследования, начавшиеся в конце 60 х годов группой Жака Панко ва в США, и приостановленные в нача ле 80 х годов XX века по причине тех нологических трудностей получения материала p типа проводимости, были продолжены в Японии. В 1989 году Исаму Акасаки и Хироши Амано с кол легами из университета Нагои проде монстрировали первый светодиод на основе GaN со слоем p типа проводи мости. В 1992 году они опубликовали статью о создании первого светодиода на основе GaN с гомогенным p n пе реходом [2]. Данный светодиод излучал свет в ультрафиолетовом и синем спектральном диапазонах. В 1990 году разработкой светодиодов на основе GaN занялся Шуджи Накамура, со трудник компании Nichia Chemical. Результатом его работы стали первые светодиоды голубого и зелёного свече ния, созданные на основе двойных ге тероструктур InGaN/GaN с квантовы ми ямами, выращенных методом газо вой эпитаксии из металлорганических соединений. Эти светодиоды были по лучены в 1993–1995 годах [2]. Также ре зультатом работы Накамуры стали пер вые импульсные лазеры и лазеры не прерывного излучения в голубой об ласти спектра, работающие при ком натной температуре, и светодиоды бе лого свечения с использованием лю минофора, преобразующего длину волны синего излучения кристалла в жёлто зелёное свечение [2, 8, 9]. Именно со второй половины 90 х го дов прошлого века, когда специалисты японской фирмы Nichia Chemical соз дали первые светодиоды синего и зелё ного свечения на основе гетерострук тур из GaN и его твёрдых растворов, о светодиодах заговорили как о перспек тивных источниках излучения [2, 8, 9]. Это время можно считать началом раз вития светодиодных устройств, а также началом внедрения светодиодов в раз личные сферы человеческой деятель ности. Уже в середине 1997 года к празднованию 850 летия Москвы в столице России в пределах Садового кольца заменили 1000 старых лампо вых светофоров новыми светодиодны ми. До этого же времени светодиоды использовались в основном для при борной индикации. Новый этап развития светодиодов открылся в начале 2000 х годов, когда известные корпорации Philips (Нидер ланды) и Hewlett Packard (США) обра зовали компанию Lumileds, которая разработала первые мощные светодио ды. В основе этих светодиодов исполь зовались большие кристаллы размером 1 × 1 мм, номинальный рабочий ток со ставлял 350 мА, а потребляемая мощ ность немного превышала 1 Вт. Свето вая отдача первых таких светодиодов достигала 25 лм/Вт в холодном белом цвете. Эта величина более чем в два ра за превысила среднее значение свето вой отдачи ламп накаливания, что поз волило начать замену устройств на лампах накаливания устройствами на светодиодных приборах. В основном это происходило в сферах декоратив ного и прикладного освещения [2, 9]. С начала 2000 х годов рынок свето диодов стал расти очень быстрыми темпами. По оценкам многих экспер тов, в 2007 году объём мирового рынка сверхъярких светодиодов (с показате лем силы света выше 100 мкд) составил $4,2–4,6 млрд. По другим оценкам, объём рынка сверхъярких светодиодов в 2007 году достиг $6 млрд [9]. До 2008 года рынок развивался очень неравномерно. Так, среднегодовые темпы роста рынка в 2000, 2002 и 2003 годах достигали 50% благодаря значи тельной активности в секторе мобиль ных приложений (мобильные телефо ны, цифровые камеры, КПК и т.д.). Как только рынок мобильных прило жений начал насыщаться, рост рынка сверхъярких светодиодов стал менее существенным [9]. Согласно данным американской ис следовательской организации Strategies Unlimited, в 2007 году рынок вырос на 10–11% против 6% в 2006 году. Значи тельному росту рынка светодиодов в 2007 году способствовал спрос на све тодиоды в Азии, связанный со свето вым оформлением объектов для Олим пийских игр 2008 года в Пекине [9]. В четвёртом квартале 2008 года наме тились тенденции снижения темпов роста рынка, особенно в сегменте авто мобильной промышленности и мо бильных телефонов [9]. В связи с неблагоприятной экономи ческой обстановкой в 2009 году наблю далось некоторое сокращение объёма рынка светодиодов (по разным данным оно составило до 5%), но в 2010 году его рост возобновился. При этом рост в сегменте рынка мощных светодиодов, по некоторым данным, не прекращал ся и в этот период. Несмотря на влияние глобального экономического спада, прогресс спо собствует росту спроса на светодиоды и изделия на их основе. В дальнейшем ожидается новое ускорение развития рынка благодаря использованию све тодиодов в жидкокристаллических па нелях и дисплеях, в изделиях автомо бильной промышленности и, конечно, благодаря росту популярности полу проводникового освещения. Согласно прогнозам экспертов, в 2013 году объ ём мирового рынка светодиодов соста вит $12,4 млрд при среднегодовом тем пе роста, равном 19,3% [9]. На протяжении последних лет мно гие из числа ведущих производителей, крупнейшими из которых являются компании Nichia, Philips Lumileds и Cree, продолжают интенсивные иссле дования, направленные на увеличение эффективности светодиодов. Особо стоит отметить успехи компании Cree, последним достижением которой яв ляется преодоление значения световой отдачи светодиода 200 лм/Вт, которое до сих пор считалось определённым психологическим и технологическим барьером. Об этом было объявлено на конференции Strategies in Light в фев рале 2010 года. Однако конкуренты идут по пятам, и компания Nichia в августе 2010 года так же объявила о своих образцах светоди одов со световой отдачей больше ука занного значения. Работы по увеличе нию эффективности светодиодов и со вершенствованию их характеристик ве дёт и компания Philips Lumileds. Тем не менее, можно утверждать, что на дан ный момент Cree, пусть на немного, но всё таки опережает своих конкурентов. 8 СТА 2/2011 ОБ ЗОР / Т Е Х НОЛОГ ИИ www.cta.ru © СТА-ПРЕСС