bild der wissenschaft: Herr Nakamura, Sie haben Ihren langjährigen Arbeitgeber Nichia 1999 verlassen und sind an die University of California in Santa Barbara gegangen. Sie haben damit von der Industrie zur Universität gewechselt. Welche Art von Forschung ziehen Sie vor?
Nakamura: Die Universität. Hier habe ich viel Freiheit – und Freiheit ist das Wichtigste für einen Wissenschaftler. In großen Unternehmen muss man sich mit Vorgesetzten und einer starken Bürokratie herumschlagen. Bei Nichia hatte ich nie das Gefühl von Freiheit, wie ich es an der Universität erfahre.
Heute können Sie Ihre Forschung selbst bestimmen und organisieren?
Bei Nichia war meine Stellung sicher, solange die Firma Gewinn machte. Diese Sicherheit ist an der Universität nicht garantiert. Ich muss mir fortwährend überlegen, wie ich das Geld für meine Projekte beschaffe und wie ich die Forschung organisiere und leite. Es ist wie in einem kleinen Betrieb: viel harte Arbeit. Aber es lohnt sich, wenn man die Freiheit besitzt.
Als Sie in die USA gingen, haben Sie das japanische System als “kommunistisches System” bezeichnet. Sehen Sie das heute noch genauso?
Ja. Japan ist heute noch kommunistischer als damals – ohne Zweifel. Im Jahr 2000 verklagte Nichia mich in den USA, weil ich angeblich Geheimnisse verraten hätte. Als Antwort habe ich in Japan Nichia darauf verklagt, mich für die Nutzung meiner Erfindungen zu entschädigen. Durch die zwei Prozesse erhielt ich einen guten Einblick in beide Rechtssysteme und kann sie vergleichen. Der große Unterschied ist, dass ein amerikanischer Richter entscheidet, indem er herauszufinden versucht, wer von beiden Parteien der “Gute” und wer der “Böse” ist. Einem japanischen Richter ist das egal. Er richtet danach, was gut für die Mehrheit ist. Der Gewinn einer Firma muss vielen zugute kommen, nicht nur einem einzelnen Menschen.
Vor fünf Jahren haben Sie gesagt, dass Sie sich zwar darauf freuen, an einer Universität zu forschen, nicht aber darüber, dass Sie auch lehren müssen. Wie ist Ihre Haltung zur Lehre heute?
Jetzt mag ich es ( lacht). Zwar macht es viel Arbeit, doch ich selbst lerne auch viel dabei.
1993 haben Sie die Halbleiterwelt mit der blauen Leuchtdiode überrascht. Seitdem hat sich das Gebiet enorm weiterentwickelt. Wo sehen Sie die wichtigsten neuen Trends?
Bei den weißen Laserdioden. Jedes Jahr hat sich die Effizienz der weißen Leuchtdioden drastisch erhöht, und in den kommenden Jahren sind weitere Fortschritte zu erwarten. Wir sind heute bei einer Lichtausbeute von 100 Lumen pro Watt. Herkömmliche Leuchtstoffröhren leisten etwa 80 Lumen pro Watt. Jeder, der an LEDs arbeitet, ist deshalb zuversichtlich, dass die weiße LED imstande ist, die konventionelle Beleuchtung zu ersetzen. Grundlegende wissenschaftlich-technische Probleme sehe ich nicht. Das einzige Problem sind – noch – die Kosten. Doch bei einer Massenproduktion werden auch diese sinken.
An welchen Zeitraum denken Sie?
Etwa zehn Jahre. Dann werden LEDs die herkömmlichen Leuchtkörper allmählich in großem Umfang ersetzen.
Was sind denn die künftigen Forschungsschwerpunkte?
Wir müssen den Wirkungsgrad der LEDs weiter verbessern. Da gibt es viele Wege, und auch wir in Santa Barbara arbeiten an neuartigen Designs. Die Laserdiode ist ein anderes aktuelles Forschungsgebiet. Derzeit kann nur Nichia verlässliche blaue Laserdioden herstellen. Hier sind noch einige technologische Hürden zu überwinden. Vor allem brauchen wir ein hochwertiges Galliumnitrid-Substrat. Bislang benutzen wir noch Saphir als Material, auf dem die dünnen Schichten der Diode aufgebracht werden. Das reicht für Leuchtdioden, nicht aber, um preisgünstige und zuverlässige Laserdioden zu fertigen. Ein hochwertiges GaN-Substrat – das ist zurzeit das große Thema in der Forschung.
Was waren Ihre wichtigsten Beiträge zur Entwicklung von Leucht- und Laserdioden?
Erstens die Entwicklung eines Reaktors, mit dem Nichia hochwertige GaN-Filme – und damit leuchtstarke blaue LEDs – herstellen konnte. Zweitens gelang mir als Erstem die p-Dotierung – das “Spicken” mit bestimmten Fremdatomen – von GaN mit einem neuen Verfahren, das heute alle Herstellerfirmen benutzen. Drittens war ich der Erste, der exzellente Dünnschichtfilme aus Indium-Galliumnitrid aufbringen konnte. Ein solcher Film bildet in Leucht- und Laserdioden die aktive Schicht, in der das Licht erzeugt wird. Durch Kombination dieser drei Erfindungen habe ich 1993 leuchtstarke blaue LEDs hergestellt. Grüne LEDs und die blaue Laserdiode folgten 1995.
Sie forschen nicht nur an der Universität, sondern arbeiten auch mit der US-Firma Cree zusammen. Die hat Anfang 2005 als Erste eine weiße Leuchtdiode mit 100 Lumen pro Watt gebaut. Waren Sie daran beteiligt?
Ja, als wissenschaftlicher Berater.
Weshalb sind Crees Forscher so gut? Liegt es daran, dass sie mit Substraten aus Siliziumkarbid arbeiten?
Ja. Sie sind die Einzigen, die dieses Substrat beherrschen. Alle anderen arbeiten mit Saphir.
Sie sind Honorarprofessor an der Universität Bremen. Wie kamen Sie dazu?
Über Detlef Hommel, der als Physikprofessor in Bremen sehr gute Forschung an Laserdioden macht. Ich habe ihn vor etwa zehn Jahren kennen gelernt, und seitdem sind wir gute Freunde. Seine und meine Gruppe arbeiten auf manchen Gebieten zusammen.
Das Gespräch führte Heinz Horeis.
Von Heinz Horeis ist in bild der wissenschaft 6/2006 auch ein Artikel über die Arbeit von Shuji Nakamura erschienen. In ” Danke auf Japanisch” beschreibt er, wie Nakamura fast im Alleingang bei dem japanischen Unternehmen Nichia die ersten blauen Leuchtdioden entwickelte. Während Nichia damit Milliarden verdient, wurde Nakamura mit einem Bruchteil davon abgespeist.
