你每天都被各種人造光源包圍——路燈、車(chē)燈、家里的燈以及各種電子產(chǎn)品的屏幕。有沒(méi)有想過(guò)一個(gè)問(wèn)題：它們?yōu)槭裁磿?huì)亮？

原理其實(shí)不復(fù)雜。大多數(shù)光源都離不開(kāi)紅綠藍(lán)這三顆LED（發(fā)光二極管），通過(guò)三原色搭配，就能調(diào)出各種顏色。風(fēng)靡一個(gè)時(shí)代的LCD液晶顯示屏，背后也是這個(gè)邏輯。再比如我們身邊最常見(jiàn)的白色光源——藍(lán)色LED發(fā)出藍(lán)光，搭配黃色熒光粉封裝，出來(lái)的就是白光。

紅色和綠色LED早就有了。而高亮度的藍(lán)色LED，直到1993年才被一個(gè)叫中村修二的人做出來(lái)，他也因此獲得了2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。LED真正大規(guī)模的普及，其實(shí)是21世紀(jì)以后的事了。

在此之前，人類(lèi)常用的照明是鈉燈、熒光燈和白熾燈——費(fèi)電、發(fā)熱，部分還會(huì)造成環(huán)境污染。

迪迦奧特曼是1996年上映的，在第25集《惡魔的審判》中，迪迦能量耗盡倒地，絕望之際，城市里無(wú)數(shù)市民打開(kāi)車(chē)燈、手電筒、樓宇燈光，萬(wàn)千光束一同匯聚向迪迦，依靠人類(lèi)的光芒讓奧特曼重新復(fù)蘇，是全劇經(jīng)典的 “借光" 名場(chǎng)面。

那會(huì)兒便宜好用的LED還沒(méi)普及——換句話說(shuō)，迪迦當(dāng)年找我們借走的光，會(huì)不會(huì)更貴一點(diǎn)？

那么，為什么藍(lán)色LED這么難？

這是一顆LED燈珠，里面有一塊非常小的LED芯片，由基底、N型半導(dǎo)體、P型半導(dǎo)體組成，通電后電子躍遷實(shí)現(xiàn)發(fā)光。藍(lán)色LED的難點(diǎn)在于——它的發(fā)光材料叫氮化鎵（GaN），需要在高溫條件下通過(guò)一種叫金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）的工藝制作出來(lái)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是在一個(gè)真空腔室內(nèi)通入不同的金屬有機(jī)源氣體等反應(yīng)氣體。前驅(qū)體分子在高溫下反應(yīng)分解，釋放出的原子在襯底表面遷移并逐層堆疊成晶體薄膜——就好像在襯底表面“長(zhǎng)"出了一層晶體結(jié)構(gòu)，這個(gè)過(guò)程也叫外延。

化學(xué)反應(yīng)方程式：Ga(CH?)?(g) + NH?(g) —1000+°C/加熱→ GaN(s) + 3CH?(g)

那么，這個(gè)工藝復(fù)雜嗎？是的，非常復(fù)雜。

我們來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)易的MOCVD工藝腔系統(tǒng)——晶圓從Load-lock腔室轉(zhuǎn)移到工藝腔后，先抽真空、再氣體吹掃，保證腔內(nèi)潔凈度。腔室上方Showerhead持續(xù)噴出混合反應(yīng)氣體，下方是石墨盤(pán)，加熱到上千度并保持勻速旋轉(zhuǎn)，保證鍍膜均勻度。此外整個(gè)系統(tǒng)還有真空計(jì)監(jiān)測(cè)壓力、控壓閥調(diào)節(jié)壓力、真空泵持續(xù)抽氣，這是一個(gè)相對(duì)開(kāi)放且復(fù)雜的系統(tǒng)。

這時(shí)候，我們?cè)?jīng)學(xué)過(guò)的理想氣體方程式就派上用場(chǎng)了：PV = nRT。

P是氣壓，V是體積，n是氣體分子數(shù)量，R是常數(shù)，T是溫度。

外延生長(zhǎng)過(guò)程中，我們需要時(shí)刻保持腔室內(nèi)的壓力（P）穩(wěn)定，以達(dá)到zui hao de 沉積效果。

那么問(wèn)題來(lái)了：V是腔室體積，不變；R是常數(shù)，不變。但T是反應(yīng)溫度，1000℃高溫持續(xù)產(chǎn)生擾動(dòng)。而n代表腔內(nèi)氣體分子數(shù)量——一方面上方在持續(xù)進(jìn)氣、下方在持續(xù)抽氣，另一方面反應(yīng)過(guò)程中會(huì)消耗氣體，同時(shí)也會(huì)生成新的副產(chǎn)物。

n和T都在變，P自然穩(wěn)不住。

要保持腔室內(nèi)壓力P穩(wěn)定，就要根據(jù)腔內(nèi)壓力變化持續(xù)改變抽氣速率，以達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

那我們要時(shí)刻調(diào)整真空泵的功率嗎？不行，太慢了。腔室內(nèi)壓力變化是秒級(jí)的，真空泵根本反應(yīng)不過(guò)來(lái)。

這時(shí)候，（Auto Pressure Control，APC）自動(dòng)控壓蝶閥（也稱(chēng)Throttle Valve）就起到了關(guān)鍵作用。

真空泵保持固定抽速，閥門(mén)的蝶板通過(guò)調(diào)整開(kāi)合角度來(lái)控制抽氣速率——檢測(cè)到腔內(nèi)壓力高了，閥門(mén)開(kāi)大一點(diǎn)；壓力低了，閥門(mén)開(kāi)小一點(diǎn)。

這個(gè)過(guò)程同樣也很困難：閥門(mén)需要反應(yīng)速度快、控制精度高、性能穩(wěn)定，還不能出差錯(cuò)。這與你在家里浴室左擰右擰調(diào)水溫，要難上那么一丟丟。

要素察覺(jué)？是的，這里展現(xiàn)的是日揚(yáng)科技的APC蝶閥，可在千級(jí)無(wú)塵室組裝，控壓速度快，控制精度可達(dá)真空規(guī)量程的千分之一以內(nèi)，配套控制算法具備自主學(xué)習(xí)和記憶功能，技術(shù)路線成熟，年出貨量達(dá)上千臺(tái)，是國(guó)產(chǎn)替代的重要選擇之一。

回到文章開(kāi)頭的話題——感謝科技的進(jìn)步，讓我們享受了物美價(jià)廉的光源。

如果迪迦再讓你借給他一次光，你還會(huì)猶豫嗎？