日经BP社专题报道

图1：日亚总部内的蓝色发光二极管显示器展示区

　　中村在进入该公司后一直在开发金属Ga、InP、GaAs、GaAlAs等单结晶材料及多结晶材料。为了节约经费,从设备到部件加工的整个过程均由中村一人完成。虽然开发最终取得成功,并顺利启动了业务,但产品却卖不出去。焦急之下,中村选择了蓝色发光二极管作为下一研究课题,而这是一种只要能业务化必定会畅销的产品。
　　总部位于日本德岛县阿南市的日亚化学工业(以下简称日亚，当地颇为有名的公司。因为该公司有长达三周的夏季休假制度。员工将这一长假全部用到了阿波舞的练习上。而且到阿波舞演出正式举行时,该公司还会派出员工组成的“日亚方阵”跳上大街。

日亚化学工业在阿南的总部

　　日亚在一举成为全球闻名的公司是在1993年底(表1)。这源于该公司开发出了亮度达到1cd的蓝光发光二极管,并成功实施量产。曾一度被公认“要到 21世纪才能实现”的高亮度蓝色发光二极管由此顺利地进入了实用期 。

表1 蓝色发光二极管的开发年表

　　对于日亚的壮举,该领域的技术人员及研究人员与全世界一样感到震惊。而更惊奇的是,实现如此壮举的,并非在该领域长期从事研究的海内外知名大学,也非大型电子厂商,而是一家地方城市的化学厂商。由此,日亚的称呼从“夏季休假的日亚”变成了“蓝光发光二极管的日亚”。
　　为了孩子选择回乡
　　几乎全靠一己之力开发成功高亮度蓝色发光二极管的是当年40岁的研究人员中村修二(图1)。中村1979年从德岛大学研究生院毕业后进入日亚。专业是电子工程学。
　　学生时代,中村当然向往到东京或大阪等大城市工作。但到了毕业参加工作时,中村却已经有了孩子。他在上大学时就结婚了。

　　“单身的话,可以留在城市闯一闯。但有了孩子的话,还是到乡下生活的好。不想因为工作而牺牲家庭”。正是这种想法最终使中村与日亚结下了不解之缘。
　　但并不是说中村就没有犹豫过。实际上,中村也曾到总部位于京都的京瓷面试过。尽管通过了严格的考试,顺利获得了进入京瓷的机会,但结果中村还是放弃了。最后,中村选择留在了当地,也就是妻子娘家的所在地德岛市。
　　日亚是中村的大学导师介绍的。虽然自己的专业是电子工程学,但中村希望从事材料开发工作,因此导师向他推荐了这家公司。不过,当中村来到日亚时却颇感意外。这只是一家员工仅200人的小型化学公司,到处都有一股刺鼻的硫化氢(H2S)的气味。“这家公司怎么这么脏啊！”,这就是日亚给中村留下的第一印象。

“濒死”的开发课
　　进入日亚后,中村被分到了开发课。进入公司后中村发现,这里的员工全部都是阿南附近的人,像他这样来自德岛的还真少见。而且,中村还是该公司第一个学电子专业的员工。中村感觉公司是考虑到他学的专业与众不同,所以才把他分配到可以做新业务的开发部门的。
　　中村最初负责的开发课题是提炼用于化合物半导体GaP中的金属Ga材料。虽说是开发课,但其实只是一名课长带着两名开发人员和几个助手的小部门。办公场所是由带屋顶的停车场改造的,只是在四周增加了围墙,十分简陋(图2)。

图2：开发课原址

　　现在用于对废弃物进行化学处理。气味仍像当年一样刺鼻。在置物架上,中村曾经用过的石英管还放在那里,只是上面布满了灰尘。

图3：中村自制的电炉

　　在开始提炼金属Ga的几个月后,营业部门要求除了金属Ga之外还要制造有望畅销的GaP。当时开发课已经处于垂死状态,甚至开始有传言说“马上就要撤销了”。在这种情况下,恐怕也只有启动这一有望形成赚钱的业务了。公司随即指定中村来负责开发。当时的开发人员有两名。一名继续负责金属Ga的提炼,而另一名,也就是中村,则开始着手开发GaP。
　　表面上听起来这是“为了开拓新业务而进行的开发课题”,但实际情况仍然严峻。因为并没有预算。所以无法购买相关设备。也买不起昂贵的部件。结果,只有完全靠自己来制造有关设备(图3)。
　　黄昏时分的“爆炸惯犯”
　　要使GaP实现结晶生长,需要使用昂贵的石英管。操作时,将石英管的一端封上,在管的两端放置金属Ga和P。然后再封上另一端,对管内进行真空处理。之后加热石英管,内部的材料就会气化,相互反应便可形成GaP。最后割开石英管,将反应生成物取出就能获得GaP。
　　不过,问题是如何处理使用过的石英管。由于石英管价格昂贵,因此不能用完就扔掉。至少在日亚不能这样做。于是,中村决定将切断的石英管重新焊接起来,进行再利用。
　　从那以后中村就开始没完没了地焊接石英管。“我进入公司难道就是为了当一个焊工吗？”,中村不止一次地问自己。而且最头疼的是爆炸事故频频发生。对封有Ga和P的石英管进行高温加热使,管内的压力会上升到20～30个大气压。这时,只要焊接部位有小小的损伤或是强度不足的话,石英管就会破裂。
　　早上将材料封到石英管中。下午开始加热,当温度达到最高时正好是傍晚。爆炸总是发生在要下班的时候。巨大的声响往往传遍整个公司。“又是中村”。员工们一边调侃着,一边赶紧回家。
　　上司不理解
　　而此时此刻,中村在实验室里却正忙着上演一场激烈大战。
　　逐渐习惯事故频发场面的中村制定出了一套自我保护措施,在自己的桌子与紧靠桌子设置的GaP制造设备之间吊起了金属板。这样就不用再担心爆炸时被飞散的石英片打中了。
　　不过,石英管一旦爆炸的话,破裂的石英管碎片就会与加热到高温的P一起飞射出来。P是也可用作火柴材料的可燃物。当然会燃烧。带着火的碎块会向四处飞散。所以中村要追上去一个个将火灭掉。事故频发程度事后让中村回想起来都奇怪“竟然平安无事没有出大事故”。
　　可是长期这样下去的话,身体可吃不消。怀着这种想法,中村与当时的上司谈了多次。只要采用对石英管内部进行高压处理的方法,爆炸事故就不会停止。因此中村想改用在低压也可制造出GaP的方法。但是,公司的想法很顽固：“发生爆炸是焊接得不好,并非方式的问题”,所以没有接受中村的提案。
　　即便如此,开发还是走上了正轨。从1981年开始,中村制造的GaP开始销售。正是由于付出如此之多的努力,当自己制造的产品上市时,中村真是万分感慨。GaP的制造开发总算是成功了。不过,GaP的销售额每月却只有数百万日元。作为一项业务,并不算是太大的成功。中村在1982年结束了开发,制造也交接给了后辈。中村从GaP的开发中完全撤了出来。
　　从这一开发过程中,中村学到的是石英的焊接技术、面对爆炸也毫不畏惧的勇气、以及“不能一味服从公司”这一教训。
　　下一个课题是GaAs结晶生长
　　从1982年起,中村开始着手与GaAs结晶生长有关的研究课题。这次仍然是营业部门提供的信息：“今后GaAs的增长空间比GaP更大”。由于涉及的是新材料,因此新的开发人员也从其他公司跳槽给挖了过来。中村焕发精神开始开发GaAs的多结晶材料。

日亚目前制造的化合物半导体(GaAs,InP)

　　虽说开发的材料变了,但公司内部的开发环境还是一如既往。先要制造设备,其次是要焊接石英管。中村的焊接技术当时已被公认为一把“绝活”,在新的开发中仍然每天都在发挥作用(图4)。不用说,爆炸事故依旧是频繁发生。

图4：中村展示以往的焊接“绝活” 加热石英棒进行焊接。

　　即便如此,1983年中村成功开发出了能够形成产品的GaAs多结晶技术。随后,GaAs单结晶的开发也完成了。接着,从1985年起,中村又开始着手研究发光二极管用GaAlAs膜的结晶生长。单结晶的生长方法选择的是液相生长方式。当然,液相生长的设备也是中村自己制造的(图5)。

图5：中村开发的液相沉积设备中村开发的装置目前仍在使用。

　　当时,从研究、制造到质量管理、直至销售,全部是中村一个人担当的。中村将研制出来的单结晶推荐给了发光二极管厂商。但其他竞争公司却拿出了质量更高的单结晶。于是,中村经过反复研究,最终实现了质量毫不逊色的产品。而这时,其他公司在质量上又走在了前面。无论怎么追都追不上。而其原因就在于评测速度过慢
日亚只销售材料,自己并不制造发光二极管。因此,在将单结晶制成发光二极管后,全部交由用户进行评测。而这种方式的话,需要花费1个月才能得到评测结果。这样,在评测结果出来后再怎么改进,也无法赶上其他公司的开发速度。
　　押宝发光二极管
　“如果不自已制造发光二极管,即使用户说不行也无法反驳”。中村通过与社长直接谈判,最后终于成功地导入了发光二极的制造设备和评测设备。而且单结晶的制造人员也得到增加,GaAlAs单结晶的开发由此步入了正轨。最后,中村顺利完成了开发。
　　对于该研究课题,中村给自己打了100分。从制造装置开始,一切工作全部都是自己完成的。在未从其他公司引进技术的情况下,依靠一已之力确立了 GaAlAs单结晶的制造技术。而且还成功地将其变成了一项业务。
　　尽管如此,比自己后来公司、接替自己工作的人都一个个升迁,自己却被抛在人后,残酷的现实使得中村萌生退意。再呆在日亚已没有多大意思了。获得如此大的成功,自己却并未获得肯定……。
　　经过反复思考,中村最后得出的结论如下：即使开发取得成功,产品卖得不好的话,自己就不会受到好评。不畅销就得不到肯定。因此要选择开发成功后会形成大业务的课题。就这样,中村选择了高亮度蓝色发光二极管这项课题。如果研究成功的话,产品肯定会畅销。
　　要想研究蓝色发光二极管,就需要不同于GaAlAs的结晶生长技术。中村决定先学习这一技术。
　　正当中村这样考虑的时候,求之不得的事情随之而来。为了掌握结晶成长技术,愿不愿意被公司派往美国？对此询问,中村充满了期待。
　　这一非常有吸引力的差事其实却暗藏着一个陷阱。这是当时中村万万都没有想到的。(未完待续)