電子は原子核の周りの軌道上にしか存在できない。
原子が規則正しく結びついた結晶では、これが帯の様になっておりエネルギーバンドと呼ばれている。
一番外側のエネルギーバンドからさらに外側に電子が飛び出す時に、持っていたエネルギーを光として放出する。
この距離が離れるほどエネルギーが高い。
何色に光るかはこの距離で決まる。
シリコンはこの距離が短く、目に見えない赤外線を放出する。
この距離がもう少し広がると赤い光。
さらに広がると緑色。
さらにさらに、もっと広がると青い光となる。
世界中の科学者がセレン化亜鉛を研究する中、窒化ガリウムの研究を続けていたのが赤崎教授である。
セレン化亜鉛を使えば簡単に青色発光ダイオードを作ることが出来るのだが、耐久性が弱く直ぐに壊れてしまっていた。
赤崎教授は、青色発光ダイオードの実用化には、窒化ガリウムの研究が絶対に必要と考えて、当時学生だった天野教授に研究するように言ったのだ。
窒化ガリウムは本来は紫外線を出す。
紫外線は目に見えないが、そこに混ぜ物をすることによって、青い光を取り出している。
当時の研究では、４万２千気圧、２，４００度という極めて特殊な環境でなければ、窒化ガリウムを作り出すことが出来なかった。
これでは実用化には程遠い。
そこで天野教授が考えたのが、物理的な要素だけではなく、化学反応の助けを借りるという方法だった。
４万２千気圧、２，４００度という高温・高圧の環境ではなく、低温・低圧で作るための実験が始まった。
そのためにサファイアを基盤にして、その上に窒化ガリウムの結晶を並べていくのだが、サファイアと窒化ガリウムは原子の並び方が16％も違う。
この並びが1％違うと、綺麗な結晶化は出来ないと言われている。
そのため、天野教授は２年間で1,500回もの失敗を繰り返した。