2024年4月14日发(作者：花如曼)
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从蓝光技术的发展看中国标准
激光唱片的发明给人们的生活带来了无法估量的影响。而作为其核心技术的红色半
导体激光器更是在人们生活的各方面得到了广泛的应用。在诸如激光唱机和光盘驱动器
的核心部件都得益于红色激光（以下简称红光）。它通过塑料盘片对激光束的反射，从
而读取盘面上由规则排列的代表1和0的凹陷所组成的数字化信息。
这正是科技的力量所带给我们的成果。在数十年前，当人们还在广泛应用以磁带为
存储介质的时候，谁又曾想到现如今，仅仅一片厚度不超过3mm，面积不到40C㎡的
塑料盘片上，竟能有存储过去近百米的磁带才能存放的信息。
这种塑料盘片的表面由许许多多凹凸不平的突起所构成,而这些突起和凹陷所代表
的意义就是0和1,而激光器通过读取这些排列不等的0和1经过一系列的分析转换成
我们所能读懂的声像文字及其他信息.
目前市面上所能见到的普通CD-ROM盘片，其容量大约在500～600MB，而采用
新工艺生产的DVD盘片拥有比CD-ROM更为密集的凹凸由于红光的波长约为660纳
米，这就意味着激光器可以读取单面DVD（即所谓的D5）型碟片上存储的4.7GB的
数据或双面型（D9）高达9GB的数据。如此庞大的容量已经足以满足人们目前的需求。
但随着科技的进步，尤其是高清电视技术的发展，使得人们对影像资迅的画质及音质有
了更高的要求。以画面为例，早期的VCD同屏线数大约在350i（由于电视画面是由一
帧一帧的静止画面组成的,而一帧画面又是由一条条的横向线条所组成的。所以，同一帧
画上线数越多，画面也就越清晰）。普通DVD为576i，而高清格式DVD的同屏线数则
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高达760p或1080i.面对这种高线数的视频影像，普通的DVD已无法存储如此海量的
信息。人们急需一种更先进的存储方式。由此蓝色激光器便蕴育而生。
其实，早在1990年日本科学家中村秀二就已经开始了蓝色激光器的研究。在说明
蓝色激光器是如何的神奇之前,让我们先来了解一下蓝色激光器发的工作机制。从本质上
说，构成激光器主体的发光二极管是一个上下两层装有电极，中间有导电材料的夹层结
构。当电流通过时，带正电荷的空穴（holes）就会与电子在夹层结构中间结合，从而
释放出光子。而光的颜色依据使用的材料性质的不同会有所区别。普遍采用的材料有硒
化锌(zinc selenide)和氮化镓(gallium nitride),中村秀二使用的是氮化镓。从理论上说,
使用氮化镓应该可以产生蓝色光，但事实证明，要制成发光二极管所需的氮化镓薄膜是
极其困难的，它通过一种叫做金属－有机物化学蒸汽沉积(metal-organic chemical
vapor deposition)的半导体加工方法，使气体在特定温度下被吹入容器腔内部并发生
反应，从而在基层上面形成一层薄膜。制造氮化镓薄膜基层必须要加热至100℃的高温，
这远远高于加工其它材料所需的温度。而高温会激发对流电流，干扰薄膜的形成。因此，
中村秀二在容器腔上方增加了一个二次喷射，以抵消对流所产生的不利影响，使气流得
以直接到达基层，从而顺利形成氮化镓薄膜。但这是在近100℃的条件下形成的,而在常
温下所进行实验往往坚持不到数小时半导体发生器便烧毁了. 这是由于氮化镓与蓝宝石
基层晶体结构相互之间的不匹配而造成的薄膜表面的裂缝和穿孔而造成的高能耗和热
应力使晶体结果受损.为了能使激光器在常温下正常工作,中村秀二在网格图案上(或直
接在蓝宝石基层上或氮化镓内)加一个由软材料做成的缓冲层，不论那种方法氮化镓均
可以通过网眼透过缓冲层，使电子得以自由流动，同时又可以防止裂缝扩展到缓冲上方
的氮化镓薄膜，便可制造出符合要求的薄膜。他自主研发的这两项技术。蓝光发生器的
使用寿命达到1万小时的商业化要求。
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2024年4月14日发(作者：花如曼)
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从蓝光技术的发展看中国标准
激光唱片的发明给人们的生活带来了无法估量的影响。而作为其核心技术的红色半
导体激光器更是在人们生活的各方面得到了广泛的应用。在诸如激光唱机和光盘驱动器
的核心部件都得益于红色激光（以下简称红光）。它通过塑料盘片对激光束的反射，从
而读取盘面上由规则排列的代表1和0的凹陷所组成的数字化信息。
这正是科技的力量所带给我们的成果。在数十年前，当人们还在广泛应用以磁带为
存储介质的时候，谁又曾想到现如今，仅仅一片厚度不超过3mm，面积不到40C㎡的
塑料盘片上，竟能有存储过去近百米的磁带才能存放的信息。
这种塑料盘片的表面由许许多多凹凸不平的突起所构成,而这些突起和凹陷所代表
的意义就是0和1,而激光器通过读取这些排列不等的0和1经过一系列的分析转换成
我们所能读懂的声像文字及其他信息.
目前市面上所能见到的普通CD-ROM盘片，其容量大约在500～600MB，而采用
新工艺生产的DVD盘片拥有比CD-ROM更为密集的凹凸由于红光的波长约为660纳
米，这就意味着激光器可以读取单面DVD（即所谓的D5）型碟片上存储的4.7GB的
数据或双面型（D9）高达9GB的数据。如此庞大的容量已经足以满足人们目前的需求。
但随着科技的进步，尤其是高清电视技术的发展，使得人们对影像资迅的画质及音质有
了更高的要求。以画面为例，早期的VCD同屏线数大约在350i（由于电视画面是由一
帧一帧的静止画面组成的,而一帧画面又是由一条条的横向线条所组成的。所以，同一帧
画上线数越多，画面也就越清晰）。普通DVD为576i，而高清格式DVD的同屏线数则
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高达760p或1080i.面对这种高线数的视频影像，普通的DVD已无法存储如此海量的
信息。人们急需一种更先进的存储方式。由此蓝色激光器便蕴育而生。
其实，早在1990年日本科学家中村秀二就已经开始了蓝色激光器的研究。在说明
蓝色激光器是如何的神奇之前,让我们先来了解一下蓝色激光器发的工作机制。从本质上
说，构成激光器主体的发光二极管是一个上下两层装有电极，中间有导电材料的夹层结
构。当电流通过时，带正电荷的空穴（holes）就会与电子在夹层结构中间结合，从而
释放出光子。而光的颜色依据使用的材料性质的不同会有所区别。普遍采用的材料有硒
化锌(zinc selenide)和氮化镓(gallium nitride),中村秀二使用的是氮化镓。从理论上说,
使用氮化镓应该可以产生蓝色光，但事实证明，要制成发光二极管所需的氮化镓薄膜是
极其困难的，它通过一种叫做金属－有机物化学蒸汽沉积(metal-organic chemical
vapor deposition)的半导体加工方法，使气体在特定温度下被吹入容器腔内部并发生
反应，从而在基层上面形成一层薄膜。制造氮化镓薄膜基层必须要加热至100℃的高温，
这远远高于加工其它材料所需的温度。而高温会激发对流电流，干扰薄膜的形成。因此，
中村秀二在容器腔上方增加了一个二次喷射，以抵消对流所产生的不利影响，使气流得
以直接到达基层，从而顺利形成氮化镓薄膜。但这是在近100℃的条件下形成的,而在常
温下所进行实验往往坚持不到数小时半导体发生器便烧毁了. 这是由于氮化镓与蓝宝石
基层晶体结构相互之间的不匹配而造成的薄膜表面的裂缝和穿孔而造成的高能耗和热
应力使晶体结果受损.为了能使激光器在常温下正常工作,中村秀二在网格图案上(或直
接在蓝宝石基层上或氮化镓内)加一个由软材料做成的缓冲层，不论那种方法氮化镓均
可以通过网眼透过缓冲层，使电子得以自由流动，同时又可以防止裂缝扩展到缓冲上方
的氮化镓薄膜，便可制造出符合要求的薄膜。他自主研发的这两项技术。蓝光发生器的
使用寿命达到1万小时的商业化要求。
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