LED之父去世，8年前颁给LED的诺奖却没有他

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• 羿阁 萧箫 发自 凹非寺
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“颁给LED的诺奖却没颁给他，是一种不公。”
就在这几天，LED之父去世了，享年93岁。
Nick Holonyak，第一位可见光LED的发明者，掀起了人类自爱迪生发明电灯泡以来照明史的第二次革命。
——甚至可以说，没有他这份发明，就没有今天“遍地开花”的LED照明灯。



凭借这一发明，他斩获了无数奖项，老布什、小布什、日本天皇、普京都为他颁过奖，他的名字甚至被美国光学学会设立成奖项，颁给每年在半导体领域做出杰出贡献的人。
但遗憾的是，这里面唯独少了诺贝尔奖。
2014年，诺贝尔物理学奖宣布首次颁给LED领域，却只颁给了3位发明蓝光LED的科学家，没有他这个“奠基人”的名字。
但如今回过头看Nick Holonyak的经历，又会发现他的某些“不同寻常”之处。
例如他之所以走上科研道路，是因为吃不了“打工人”的苦：
在一次连续加班30个小时后他“彻底破防”，又回过头继续进修学业，并一路获得了学士、硕士和博士学位，在贝尔实验室、美国陆军通信队和通用电气工作过，最后回到母校任教整整50年。
他还曾经在一次采访中调侃：

半导体激光器的发明，在某种程度上归功于几十年前铁路工作人员的苛刻工作量。

让我们走进这位传奇人物，看看他跌宕起伏的人生轨迹。
为LED取代白炽灯“埋下种子”
在Holonyak之前，已经有好几位科学家做出了红外LED，但可见光LED却还没有人做出来。
他先后遭遇了技术和实用性两个层面的质疑。
最初质疑来自技术层面。
与Holonyak一起工作的通用电气（GE）同事，大多研究的也是红外线半导体，如用砷化镓等材料产生红外光等。
当得知Holonyak要做可见光LED时，其他通用电气的同时第一反应是“不可能”：

你不能这么做。如果你是个化学家，你就会知道这行不通。

Holonyak在做出可见光LED后调侃：

幸好我是个工程师，不是化学家。

他创造性地将当时实验室中研究固态光学的几种材料（镓、砷、磷等）结合在一起，创造出了一种名为磷砷化镓（GaAsP）的材料，并以此为材料，制作出了世界上第一颗红光LED。



△GaAsP
这也是人类历史上首次在没有加热或燃烧材料的情况下产生可见光。
随后，横亘在他面前的是另一道质疑——那个年代，白炽灯作为照明设备已经十分流行。
Holonyak制作出的LED虽然能发出可见光，但发光效率却极低，相比每瓦15流明的白炽灯，红光LED每瓦只有0.1流明。
这种情况下，可见光LED能否商用都不好说，甚至还不清楚具体的用途。
对此Holonyak却做出大胆预测，认为将来白炽灯一定会被LED所取代。
然而通用电气公司却并没有重视这份成果。
（值得一提的是，通用电气创立人之一正是发明出白炽灯的爱迪生



一怒之下，Holonyak离开通用电气，来到UIUC（伊利诺伊大学香槟分校）建立了自己的实验室，挑了一小撮电气工程和物理专业的学生，来与自己一起研究可见光LED。
据了解，Holonyak一直将实验室保持在一个较小的规模，目的是有足够精力来教导每个学生、了解他们的想法。



△Holonyak在实验室
他的学生们也不负众望。
其中一个名叫M.George Craford的学生，就在1972年研发出了掺杂氮的磷砷化镓(GaAsP)，发明了第一颗橙黄光LED，亮度达到先前红光LED的10倍，标志着LED向提高发光效率方向迈出了重要一步。
随后，新材料不断普及，可见光LED的光谱也拓展到了红、橙、黄、绿、翠绿等颜色。
在1993年蓝色LED出现后，可见光LED真正开始突飞猛进，如今已经成为我们生活中最常见的照明设备之一。
连续搬砖30小时后，他走上科研道路
除了最广为人知的发明红光LED，Holonyak的人生还有许多传奇的经历。
尽管他出生于美国伊利诺伊州，但他的父母都是来自东欧喀尔巴阡山脉的移民。
父亲老家在深山里，母亲则是在山谷的孤儿院里长大，两人来到美国后才得以相识。
他们都没有受过正规教育，虽然他的母亲小时候曾在神父家里当仆人，但也从未被教过认字，只有父亲会写一点字。
于是，在这样的家庭中长大的Holonyak，母亲对他上学的期待只是会读书写字就行，这样好方便给在外地煤矿上班的父亲写信。



△来源：伊利诺伊大学
顺理成章的，高中毕业后Holonyak就不再读书，选择去中央铁路工作，但他很快发现打工人的日子没那么容易（doge）。
在一次连续加班30小时后，他终于发现“自己不适合从事艰苦的工作”，下定决心用自己攒下的钱去上大学。



他考上了伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校，在1950年完成电气工程学士学位后，又进一步攻读了硕士、博士。
值得一提的是，在此期间，他成为了两届诺贝尔物理学奖获得者John Bardeen的第一个研究生。
在John Bardeen的带领下，Holonyak从事量子阱和量子阱激光器的研究，而这正是LED的核心技术之一。



△Nick Holonyak和导师John Bardeen（来源：伊利诺伊大学）
就这样，Holonyak一步步为红光LED的发明奠定基础。
1950年代，Holonyak致力于研究隧道二极管——尽管这个项目本身并没有取得任何进展，但却让人们对砷化镓的制作流程有了更多了解。
1960年，他创造了第一个可见的半导体激光器，现在被广泛应用于DVD播放机、激光打印机、复印机和其他高科技产品上。
接下来的事，大家也都知道了，Holonyak在1962年发明了第一个可见光LED，并在一年后，选择回到母校伊利诺伊大学担任电机工程系教授，这一待就是50年。



△2012年Nick Holonyak与学生交谈（来源：伊利诺伊大学）
直到2013年退休，他指导了60名研究生的博士学位项目，许多学生后来都在光电子学领域做出了开创性的贡献，其中5人还是国家工程院（NAE）的成员。
在这期间，他不仅发明了一种能在砷化镓芯片中弯曲光的技术，为芯片通过光传输信号创造潜力；还开发了能转换交流电、直流电的晶闸管……
其中比较有代表性的，还要属他发明的量子阱激光器和晶体管激光器。
1977年，Holonyak和他的学生展示了第一个量子阱激光器。这种新型激光器，能以最小的功率发射出非常集中的光，其光强是其他激光器的40倍，将激光二极管的性能提升到了一个新的水平。
现在，量子阱激光器已经被广泛应用于光纤、CD和DVD播放机以及医疗诊断设备。
2004年，Holonyak和Milton Fang教授又有了一个想法，将晶体管和激光器同时结合起来，以更快地提升信号处理速度。由此，晶体管激光器应运而生。
但令很多人遗憾的是，做出如此多科研成果的Holonyak却没有得到应有的荣誉——诺贝尔奖。
与诺贝尔奖失之交臂
可见光LED技术，并非没有获得诺贝尔奖的潜力。
2014年，诺贝尔物理学奖宣布颁给可见光LED，然而Holonyak却没有在获奖名单上看到自己。这一奖项最终颁给了3位发明蓝色LED的科学家，分别是赤崎勇、天野浩和中村修二。
评奖委员会给出的理由是：

很长时间里（超过30年），我们都只有红光到绿光波段的LED。没有蓝光LED，就无法制造出白色灯光。他们在20世纪90年代初期从半导体中获得了第一道蓝光，使得白光二极管灯成为可能。

这在当时遭到过一些质疑，认为这个获奖领域不该将一系列奠基人忽视得这么彻底。
Holonyak对此公开发表过回应：

认为“总有人欠你什么”这种观点，其实蛮可笑的。归根结底，活着已经是一种幸运。

但这并不意味着他不在意此事。
E&T杂志曾在2014年诺奖宣布当天，对Holonyak进行过采访，彼时他已有数十项专利在身，获得的奖项更是不计其数：

我无法解释为何我不在LED诺奖获奖名单上。我认为他们（委员会）同样回答不了这个问题。
……如果没有我和其他人在20世纪60年代早期的工作，蓝色LED也不会出现。

事实上，Holonyak对光学做出的贡献一直有目共睹。
早在1997年，美国光学学会就专门以他的名字设立了Nick Holonyak, Jr. Award这一奖项，颁给每年对半导体光学做出重大贡献的科学家。
2014年的LED诺奖获奖人之一中村修二，2001年时也曾经获得此奖。



然而，如今随着他的离世，诺贝尔奖理论上与Holonyak再无缘分，这一奖项原则上“只颁给在世的科学家，激励他们继续做出贡献”。
对此UC伯克利教授马毅表示：

LED的诺贝尔奖没有发给第一个发明LED的人实在是对Nick的不公。

文远知行CEO兼联合创始人韩旭也对他表示悼念：



但无论如何，当我们看见红绿灯、或是任何红色LED时，或许会想起当年这位推动了光学革命的科学家。



参考链接：
[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