个人兴趣与社会需求共同驱动型科技突破
摘要：2014年，日本科学家赤崎勇和天野浩以及一名日裔美籍学者中村修二共同获得了诺贝尔物理学奖。赤崎勇是天野浩的指导教师，也是蓝光LED研究领域的开创者，具有较强的代表性。这篇文章考察了赤崎勇的早期学习与研究经历，梳理了赤崎勇步入化合物半导体结晶研究领域、制备高质量氮化镓单晶体取得突破、成功研制高效蓝色LED等事件的来龙去脉，并分析了赤崎勇取得诺贝尔奖级重大科技突破的主要因素，讨论了重大科技突破与科学家个人兴趣及社会需求的关系。深入剖析赤崎勇的研究历程，有助于为我国的科技政策制定与优化提供新思路。
关键词：赤崎勇；蓝色发光二极管；诺贝尔物理学奖；研究开发；科技突破
中图分类号：G305；N09 文献编码：A DOI：10.3969/j.issn1003-8256.2014.05.001
剖析具有典型性的科技创新案例是制定行之有效的科技政策的基础。诺贝尔奖级科技突破的取得无疑具有一定的典型性。因此，我们有必要对诺贝尔奖获得者取得重大科技突破的具体过程展开深入的考察，以期能为我国科技政策的制定提供一些有益的借鉴。
2014年的诺贝尔物理学奖授给了日本的一对师生（赤崎勇、天野浩）和一名日裔美籍学者（中村修二）。自1949年汤川秀树获得诺贝尔物理学奖以来，日本累计摘得诺贝尔自然科学奖桂冠的人数已达17人（不含两名日裔美籍物理学奖获得者）。除汤川秀树、朝永振一郎、江崎玲于奈、福井谦一、利根川进5人外，其他12人都是在进入新世纪后获奖的。不过，师生两人同时获诺贝尔奖在日本还是第一回。
以下，笔者拟以赤崎勇为重点，全面梳理赤崎勇和天野浩师生二人取得诺贝尔奖级重大科技突破的来龙去脉，并在此基础上针对若干科技创新管理问题谈些粗浅的看法。之所以选取赤崎勇作为重点考察对象，主要是因为他写过一本自述，披露了很多有关蓝色发光二极管（LED）的研制逸事[1]，而且与赤崎勇同时获奖的中村修二早年写过多篇有关蓝色LED的研究述评[2][3]，中村修二在日亚化学公司工作时的上司小山稔也写过一本与蓝色LED的开发有关的书籍[4]，加上诺贝尔奖委员会公布的一些资料[5]以及赤崎勇发表的论文[6]等，可以比较容易地勾勒出赤崎勇当年研制蓝色LED取得突破的具体过程。
1 早期的学习研究经历
赤崎勇1929年出生于日本九州南部的鹿儿岛，在家排行老二。其父毕业于鹿儿岛县立萨南工业学校，主要靠经营佛具店维持家计。他的哥哥毕业于九州大学，先后担任九州大学综合理工学院院长，福冈工业大学校长。受比他大两岁的哥哥的影响，赤崎勇儿时颇爱读书学习。但由于日本先后发动了侵华战争和太平洋战争，致使其小学时代和初中时代都在动荡中度过。上初中时，除需要接受高强度的军事训练之外，他还要经常去参加军工厂和农忙季节的劳动。战败前的两年里，他和2008年的诺贝尔化学奖获得者下村修（1928-）[7]一样，白天几乎都没有上过课，不是去海军航空队参加飞机掩体的建造劳动，就是去海军工厂去当学徒工，跟班劳动。1946年，赤崎勇考入鹿儿岛的“七高”，但和他一起学习的大多是比他年长两到三岁的原军校预科生和从其它地方转学过来的插班生。
1949年，赤崎勇考入京都大学理学院。这一年，该院教授汤川秀树荣获诺贝尔物理学奖，极大地提振了日本人从事科学研究的信心。大学期间，赤崎师从著名的分析化学家石桥雅义教授。除化学系课程外，他还选修了不少物理系和工学院的课程。当时，他最感兴趣的课程是长得非常像爱因斯坦的荒胜文策教授开的《物理学通论》，特别是荒胜说的“既存在先提出理论，然后再用实验进行验证的情形；又存在先有实验结果，然后再构建理论的情形”给他留下了非常深刻的印象。
1952年，赤崎勇如期完成大学学业，入职神户工业公司。神户工业公司非常重视科学研究，以致被人们戏称为“神户工业大学”。当时，江崎玲于奈（1973年的诺贝尔物理学奖获得者）、佐佐木正（夏普公司副社长）也在这家公司从事科研工作。在神户工业，赤崎主要做了两项研究工作，一是弄清美国RCA公司生产的显像管内部的硫化锌荧光薄膜的涂布方法，为仿制显像管奠定工艺技术基础；二是开发使用荧光材料检测核辐射强度技术，以满足市场上日益增长的放射线检测需求。尽管将半导体硫化锌均匀地涂成只有几微米厚的荧光薄膜非常费力，但赤崎还是成功地掌握了这项关键技术，并因此和冷光结下了不解之缘。在研制放射线检测器过程中，也需要将荧光材料制成只有几微米厚的结晶层，然后再测试其辐射反应值。由于多晶体对辐射的反应值差异很大，故赤崎很早就体会到了研制单晶体的重要性。
1958年神户工业并入富士通公司。第二年，赤崎勇与其上司有住彻弥一同转入名古屋大学工学院新成立的电子工程系半导体工程研究室。有住担任教授，赤崎担任助教。在名古屋大学期间，赤崎除协助有住指导半导体专业的研究生开展实验研究外，还自主开展了锗的单结晶研究。当时，制作锗的单结晶大多采用区域精制法，由于用这种方法制备的锗的单晶体通常只能使用固相扩散法进行掺杂，故所获得的锗的N型结晶性能不是很稳定。为了从根本上解决问题，赤崎决定使用气相外延生长法制备锗的单结晶。当他好不容易使用气相外延生长法在基板上沉积出锗的单晶体时，得知IBM公司已经抢先使用这种方法制成了锗的单晶体。这使赤崎懊恼不已。但他毕竟成了第一个掌握了半导体薄膜气相外延生长法的日本学者，而且他还因这项研究于1964年在职获得了名古屋大学的工学博士学位。
2 迷上化合物半导体结晶研究
1963年，总部设在大阪的松下电器公司决定扩建主要从事电子技术基础研究的东京研究所。受松下幸之助会长之托在日本各地物色合适人选的东京研究所所长、原东北大学电子工学教授小池勇二郎相中了刚刚升任名古屋大学副教授的赤崎勇。在小池的盛情邀请下，赤崎于1964年4月转赴松下电器东京研究所担任第四基础研究室主任。当时该所设立了八个研究室，拥有近百名科研人员。由于研究资金比较充裕，赤崎到任后决定直接挑战化合物半导体，而不是像锗和硅这样的元素半导体。