Làm thế nào mà “kẻ ăn bám” ở một công ty tỉnh lẻ của Nhật Bản lại trở thành nhà khoa học nhận giải Nobel – câu chuyện này đã được GS Shuji Nakamura thuật lại hết sức sinh động trong bài nói chuyện vo tại Diễn đàn Giải thưởng Takeda năm 2002, khi ông cùng với hai giáo sư khác là Isamu Akasaki và Hiroshi Amano, những người mới đây một lần nữa cùng ông chia giải Nobel Vật lý, được vinh danh với công trình phát triển LED màu xanh và diode laser màu xanh.
Sau khi tốt nghiệp thạc sĩ khoa điện tử, Đại học Tokushima [1979], giống như phần lớn các sinh viên khác ở Nhật, tôi muốn được đầu quân cho một công ty lớn, bởi bước chân vào đó, chúng tôi sẽ yên trí có việc làm công ăn lương ổn định cả đời. Thế nhưng số phận run rủi, vì nhiều lý do cá nhân khác nhau, tôi phải ở lại tỉnh Tokushima.
Vì là tỉnh lẻ nên ở Tokushima không có công ty nào giúp tôi phát huy được chuyên môn điện tử đã học ở trường. Tôi nhờ giáo sư hướng dẫn giới thiệu việc làm, và thế là tôi đến với Công ty Hóa chất Nichia, một công ty nghiên cứu và sản xuất các vật liệu huỳnh quang. Khi ấy, giáo sư của tôi nói: “Anh phải chấp nhận làm trái ngành trái nghề thôi, bởi vì đấy là một công ty hóa chất, chẳng có công việc nào dùng đến cái chuyên môn điện tử của anh đâu. Anh phải nghĩ là mình làm việc để lo cho gia đình.”
Vậy là tôi đi làm với tâm thế như vậy. Nichia có 180 nhân viên và doanh thu hằng năm khoảng hai – ba tỉ yên [19 – 27 triệu USD], tất cả đều nhờ vào việc bán các vật liệu huỳnh quang. Tôi được phân vào ban phát triển sản phẩm. Gọi là “ban” cho oai chứ thực ra tất cả chỉ gồm có một vị trưởng ban và hai nhân viên. Có một điều tình cờ là ngay từ khi mới vào ban, tôi đã được giao thực hiện đề tài nghiên cứu phát triển tinh thể cho chất bán dẫn gallium phosphate (GaP). Đây là một tinh thể nổi tiếng, có thể dùng cho các LED màu xanh lá cây và xanh cỏ úa. Và thế là tôi bước vào hành trình phát triển LED. Dù chấp nhận làm trái ngành trái nghề như lời khuyên của giáo sư, song thực tế lại diễn ra khác hẳn, và tôi cảm thấy mình vô cùng may mắn vì tôi cũng thích nghiên cứu về bán dẫn.
Thời điểm ấy, Nichia vẻ như có thể bị phá sản bất kỳ lúc nào. Năm trước đó, công ty đã phải thực hiện một đợt sa thải lao động và tiết giảm chi tiêu đến mức cần một cái bút chì cũng phải xin chữ ký của trưởng ban. Công ty không có tiền để đầu tư, thậm chí dụng cụ làm thí nghiệm cũng thiếu thốn, nhưng tôi vẫn quyết tâm làm cho bằng được đề tài nghiên cứu mà công ty đã tin tưởng giao phó.
Hồi đó người ta sử dụng phương pháp Bridgman nằm ngang, yêu cầu người làm thí nghiệm phải đưa nguyên liệu thô vào một ống thạch anh trong suốt. Tôi cũng nghiên cứu các loại sách kỹ thuật, nhưng công việc không mấy tiến triển vì tôi làm việc có một mình. Với một công ty sản xuất thì mục tiêu chính là chế tạo sản phẩm, nên vị trưởng ban thúc giục tôi đưa ra thành phẩm càng sớm càng tốt. Thế là ngày nào tôi cũng lúi húi hàn ống thạch anh, nhồi nguyên liệu thô vào ống rồi đốt nóng ống trong lò, nhưng chúng toàn nổ “bùng”. Vì tôi làm thí nghiệm ở tỉnh lẻ nên những sơ sẩy ấy được cho qua, chứ nếu là ở thành phố thì đã bị cấm cửa ngay lập tức.
Tôi nghiên cứu GaP và ba năm tiếp theo nghiên cứu gallium arsenide (GaAs). Với GaAs, tôi cũng không làm gì khác ngoài việc hàn ống thạch anh. Kể từ khi bước chân vào công ty, hầu như ngày nào tôi cũng hàn ống từ sáng tới tối. Thực chất khi đó tôi chỉ là thợ hàn ống. Tôi cứ nghĩ rằng đời mình thế là xong, và tôi sẽ là thợ hàn ống suốt đời.
Sau khi phát triển vật liệu GaP, tôi lại bắt tay vào việc tìm chỗ bán vật liệu. Tôi thực hiện mọi công đoạn, từ nghiên cứu và phát triển, sản xuất, kiểm soát chất lượng, cho tới bán sản phẩm; bởi lẽ Nichia là một công ty chuyên về hóa chất, nên không có người am hiểu về chất bán dẫn để có thể giải thích về vật liệu này cho khách hàng. Tôi gõ cửa các công ty vô số lần để chào bán sản phẩm của mình. Sau khi nghiên cứu các đặc điểm của nó, họ nói rằng nó cũng chỉ như sản phẩm của các nhà sản xuất khác, rồi quay sang hỏi tôi về những lợi ích khi mua sản phẩm của Nichia và chất vấn những vấn đề đại loại như quy trình quản lý chất lượng. Có lần có công ty còn yêu cầu tôi giảm giá sản phẩm xuống còn một nửa! Kết quả là tôi không thể bán được quá 1 triệu yên mỗi tháng [khoảng 9 nghìn USD].
Trong khoảng thời gian nghiên cứu phát triển gallium arsenide (GaAs), tôi cũng làm việc đơn thương độc mã. GaAs là vật liệu dùng cho các LED màu đỏ và LED hồng ngoại – vậy là một lần nữa, lại có mối liên hệ với LED! Sau ba năm phát triển tinh thể GaAs, tôi lại lê chân đi bán sản phẩm. Và giống như lần trước, sản phẩm này cũng ế ẩm vì những lý do tương tự. Tiếp đó, tôi nghiên cứu phát triển sự mọc ghép (epitaxy) của gallium aluminum arsenide (GaAlAs), và tôi đã tiến xa tới mức tạo ra được LED màu đỏ và LED hồng ngoại rất thiết thực, theo đơn đặt hàng mà các nhân viên kinh doanh của công ty đưa về. Tôi sản xuất những LED đó bằng một chiếc lò do tự tay mình thiết kế, bởi vì công ty không có tiền mua. Tuy vậy, số LED này cũng không bán được quá một – hai triệu yên [khoảng 9 – 18 nghìn USD].
Nói tóm lại, trong 10 năm đầu làm việc ở Nichia, tôi đã trực tiếp tham gia vào mọi công đoạn sản xuất – từ sản xuất vật liệu thô cho đến thành phẩm – nên tôi rất quen thuộc với các công nghệ liên quan đến LED.
Thật không may là những LED mà tôi phát triển lại không bán được, nên trong công ty bắt đầu có những lời xì xào không hay về tôi. Tôi bị coi là kẻ ăn bám. Khoản lợi nhuận công ty kiếm được từ việc bán vật liệu huỳnh quang bị những nghiên cứu của tôi ăn dần ăn mòn. Ngay cả người lãnh đạo công ty cũng lên tiếng chỉ trích tôi. Sau năm – sáu năm làm việc ở đó, người ta đã nói với tôi những lời đại loại như: “Anh là kẻ đưa công ty xuống dốc” hoặc “Đến khi nào thì anh mới làm ra cái gì có thể bán được đây?” Sau 10 năm, họ yêu cầu tôi ngưng các hoạt động nghiên cứu, và tôi cảm thấy mình không thể tiếp tục ở lại công ty được nữa. Ban nghiên cứu và phát triển lúc này chỉ còn duy nhất mình tôi – những người khác đều đã được thuyên chuyển sang ban huỳnh quang bởi LED đâu có bán được. Chỉ còn mình tôi ở lại, và mọi người đổ hết lỗi vào tôi. Tôi trở nên chán nản, thậm chí chẳng buồn quan tâm kể cả công ty có sa thải tôi đi nữa.
Trong suốt 10 năm cặm cụi phát triển LED, tôi vẫn luôn muốn thử chế tạo LED màu xanh [blue]. Tôi đã nhiều lần đề đạt ý tưởng này với lãnh đạo, song ông ấy nói rằng đó là điều không khả thi ở một công ty nhỏ ở tỉnh lẻ vì thiếu tiền, thiếu người nghiên cứu, thiếu chuyên môn, v.v… Ông ấy đã nói đúng sự thực, và tôi cũng nhận thấy rằng không thể phát triển LED màu xanh, nên tôi đã trì hoãn dự định này suốt cả 10 năm trời. Tuy nhiên, tới năm thứ 10, do áp lực phải rời bỏ công ty nên tôi quyết định đánh liều một phen. Tôi đề nghị phát triển LED màu xanh, và nếu không được, tôi sẽ bỏ việc.
Tôi bắt tay vào nghiên cứu GaN từ năm 1989; khi đó hai giáo sư Akasaki và Amano đã có rất nhiều năm kinh nghiệm rồi. Mùa hè năm 1990, tôi phát minh ra MOCVD hai chiều. Khi dùng phương pháp này để nuôi tinh thể GaN, tôi đạt được kết quả còn tốt hơn kết quả của hai giáo sư Akasaki và Amano, mà dữ liệu của hai vị giáo sư này khi đó đang được coi là hàng đầu thế giới. Nhưng trong công ty không ai hiểu điều đó có nghĩa là gì.
Vì thấy rằng nếu đề xuất ý tưởng này cho cấp trên trực tiếp thì cũng chẳng đi đến đâu, nên tôi đi gặp người sáng lập công ty, ông Nobuo Ogawa – với một công ty nhỏ thì điều này có thể xảy ra. Tôi cứ đinh ninh ông Ogawa cũng sẽ gạt phăng ý tưởng này, nhưng vì đã sẵn sàng bỏ việc nên tôi cứ thử một lần cho biết. Thời điểm đó, ông Ogawa là chủ tịch công ty – ông mới qua đời năm nay. Sau khi nghe tôi đặt yêu cầu phát triển LED màu xanh, ông nói: “Được”. Ngờ rằng ông đang nói dối hoặc cho rằng ông sẽ không phải đầu tư khoản nào cho nó, tôi nói tiếp: “Chúng ta cần phải có ngân sách khoảng vài trăm triệu yen cho dự án này”. Ông đáp lại: “Được”. Không dừng ở đó, tôi còn xin phép ông đi du học ở Đại học Florida trong một năm. Một lần nữa, câu trả lời lại là: “Được”. Vậy đấy, chỉ trong năm giây, mọi đề xuất của tôi đều được chấp thuận.
Tuy được người sáng lập công ty phê chuẩn, song vị giám đốc điều hành và những người cấp dưới lại phản đối gay gắt các kế hoạch đó. Mỗi lần thấy tôi, họ lại nói: “Lần này anh lại định làm cái quái gì nữa vậy? Anh lại sắp vứt tiền của công ty qua cửa sổ rồi.” Dẫu vậy, vì đã được ông Ogawa gật đầu, nên tôi cứ mặc nhiên bắt tay vào phát triển LED màu xanh. Tôi tới trường Đại học Florida để học kỹ thuật làm lắng đọng các lớp tinh thể từ pha hơi hóa học kim loại hữu cơ (MetalOrganic Chemical Vapour phase Deposition – MOCVD); khi trở về, tôi liền bắt tay vào nghiên cứu.
Trong thời gian ở Đại học Florida, tôi cũng thường bị các nghiên cứu sinh tiến sĩ giễu cợt. Khi đến đó, tôi chỉ có chiếc bằng thạc sĩ trong tay. Họ hỏi tôi đã từng viết bài báo kỹ thuật nào chưa, và tôi trả lời là chưa vì công ty không cho phép viết báo hay thuyết trình tại các hội thảo học thuật. Khi tôi nói tôi chưa từng viết báo và cũng chưa có bằng tiến sĩ, họ cư xử với tôi như với một thợ kỹ thuật không hơn. Ở Mỹ, sinh viên đại học bị coi là thợ kỹ thuật, còn các nhà nghiên cứu làm việc trong các doanh nghiệp thì đương nhiên phải có bằng tiến sĩ. Lúc đó, tôi không biết điều này, nên việc bị chế nhạo như vậy khiến tôi tức giận, và tôi thề rằng khi trở về Nhật, tôi sẽ viết báo và lấy bằng tiến sĩ. Ở Nhật có điều khác biệt là bạn không cần theo chương trình nào mà chỉ cần nộp đề án tiến sĩ là có thể lấy bằng được rồi. Để thực hiện quyết tâm này, tôi đã phớt lờ các quy định của công ty về việc cấm viết báo. Tôi cứ viết và công bố các bài báo của mình, bởi tôi đâu có sợ bị sa thải.
Như hai giáo sư Akasaki và Amano đã lý giải trước đó, có hai loại vật liệu là zinc selenide (ZnSe) và gallium nitride (GaN) [có thể sử dụng để phát triển các LED]. Trên thế giới đã có rất nhiều nhà nghiên cứu tập trung vào ZnSe, trong khi số lượng nhà nghiên cứu GaN lại rất ít. Thời điểm đó tại Nhật chỉ có hai giáo sư Akasaki và Amano nghiên cứu GaN. Vì chưa có kinh nghiệm viết bài, nên tôi nghĩ nếu chọn đề tài là ZnSe, thì chắc chắn tôi sẽ không thể nào địch nổi với các nhà nghiên cứu khác. Chính vì lý do này mà tôi chọn GaN làm vật liệu nghiên cứu. Trước tiên, tôi mua thiết bị MOCVD đang bán trên thị trường khi ấy, sau đó tôi bắt đầu nuôi tinh thể GaN. Tuy nhiên, vì sử dụng thiết bị bán sẵn, nên tôi chỉ thu được những kết quả tệ hại. Lẽ ra phải có một số điều chỉnh đối với thiết bị trước khi sử dụng nhưng vì là kinh nghiệm lần đầu nên tôi lại mua sao dùng vậy.
Tôi bắt tay vào nghiên cứu này năm 1989; khi đó hai giáo sư Akasaki và Amano đã có rất nhiều năm kinh nghiệm rồi. Giáo sư Akasaki bắt đầu nghiên cứu này từ thập niên 1970, còn giáo sư Amano thì từ thập niên 1980. Vì là người mới, nên ban đầu tôi chưa đạt được kết quả gì khả quan, song cái giá 200 triệu yen bỏ ra để mua thiết bị MOCVD đã tạo áp lực lớn cho tôi. Giống như giáo sư Amano, tôi bắt đầu mày mò tự điều chỉnh thiết bị. Mỗi ngày tôi điều chỉnh một ít, và một năm rưỡi sau, vào mùa hè năm 1990, tôi phát minh ra MOCVD hai chiều. Khi dùng phương pháp này để nuôi tinh thể GaN, tôi đạt được kết quả còn tốt hơn kết quả của hai giáo sư Akasaki và Amano, mà dữ liệu của hai vị giáo sư này khi đó đang được coi là hàng đầu thế giới. Tôi hết sức phấn khởi. Đây là lần đầu tiên trong đời tôi tạo ra được một dữ liệu “hàng đầu thế giới”. Khi đó, trong công ty không ai hiểu về điều này.
Chỉ có thể tạo ra các sản phẩm sáng tạo trong một công ty tư nhân, nơi một cá nhân có thể toàn tâm toàn ý tập trung vào dự án mới mà không chịu bất kỳ sự kiểm duyệt nào cả. Tôi nghĩ các tập đoàn lớn chỉ chú trọng với việc mọi người phối hợp với nhau ra sao để sản xuất ra các sản phẩm, vậy nên càng cần phải khuyến khích tinh thần sáng tạo của các công ty tư nhân.
Với thiết bị được điều chỉnh này, tôi tạo ra vô số các tinh thể khác nhau, và chỉ trong vòng hai – ba tháng sau, tôi đã cho ra đời được một số những sản phẩm “hàng đầu thế giới”. Chẳng hạn, chất bán dẫn indium gallium nitride theo như giáo sư Amano khẳng định là không thể thu được, thì nay đã được tạo ra dễ dàng. Không dừng lại ở đó, khi thay đổi cấu trúc của các LED, tôi lại thu được ánh sáng cường độ rất mạnh. Tôi cũng đạt được nhiều sự đột phá khác nữa, trong đó có việc lấy được GaN loại p. Năm 1989, khi tôi mới bắt tay vào nghiên cứu GaN thì hai giáo sư Akasaki và Amano đã công bố phương pháp lấy GaN loại p. Khi hay tin, tôi vô cùng choáng váng vì tôi có tham vọng phát triển GaN loại p đầu tiên trên thế giới, thành công [của họ] đốn tôi ngã quỵ. Thế là tôi kiểm tra lại bài báo viết về phương pháp lấy GaN loại p và nhận ra rằng chất bán dẫn này thu được nhờ phóng xạ điện từ. Đến năm 1991, tôi cũng thu được GaN loại p một cách đơn giản nhờ xử lý nhiệt và công bố công trình của mình vào năm 1992. Một lần nữa nhờ chất lượng của thiết bị mà tôi đã có thể tạo ra được GaN loại p có chất lượng tốt.
Thiết bị MOCVD hai chiều được thiết kế vào mùa hè năm 1990, và chỉ vài tháng sau đó tôi đã thu được những dữ liệu khả quan. Thiết bị này được cấp bằng sáng chế, nhưng hiện giờ công ty cũ của tôi đang giành quyền sở hữu nó. Nhờ sử dụng sáng chế này, Nichia đã thu được những kết quả tốt: tạo ra được LED màu xanh cho ánh sáng mạnh và diode laser.
Tôi nhanh chóng xin cấp bằng sáng chế cho phát minh của mình. Nhưng như tôi đã nói ở trước, công ty Nichia cấm nhân viên công bố bài báo và thuyết trình tại các hội thảo học thuật. Thậm chí họ cấm cả cả việc đăng ký cấp các loại bằng sáng chế trong đó đòi hỏi công khai nội dung trước công chúng. Mọi đơn xin cấp bằng sáng chế đều bị quy thành đơn đăng ký bảo hộ “bí quyết”, tức là sẽ không được cơ quan cấp bằng sáng chế công bố công khai. Như tôi đã đề cập, tôi muốn viết báo. Sau khi thành công thiết với bị MOCVD hai chiều, tôi âm thầm công bố công trình này. Trước khi gửi bài báo, tôi đã đăng ký bằng sáng chế như một cách bảo vệ công trình của mình một khi chúng được đăng tải. Viết báo cũng là một động cơ thúc đẩy tôi theo đuổi nghiên cứu của mình, và trước công bố bài báo, lúc nào tôi cũng bí mật đăng ký cấp bằng sáng chế. Nhờ vào những bằng sáng chế này mà công ty cũ của tôi sống tốt. Họ từng dùng chúng để kiện nhiều công ty đối thủ, họ thậm chí kiện cả tôi. Nhưng ở Mỹ, vụ kiện này phần thắng đã thuộc về tôi, và tôi rất lấy làm vui mừng vì điều đó.
Tiếp đó, tôi thành công trong việc thương mại hóa sản phẩm LED màu xanh vào năm 1993. Thiết bị này phát ánh sáng có cường độ mạnh gấp 100 lần so với các thiết bị trước đó. Khi tôi mới giới thiệu sản phẩm, không ai tin ngay, song những người trực tiếp kiểm định nó đều sửng sốt. Tôi còn phát triển và công bố việc thương mại hóa sản phẩm LED màu xanh lá cây vào năm 1995. Cuối năm đó, tôi tạo được dao động laser đầu tiên, và cũng thành công trong việc thương mại hóa sản phẩm laser màu xanh vào năm 1999. Cùng thời gian đó, tôi đã làm hàng trăm đơn xin cấp bằng sáng chế, và khoảng 50 trong đó tôi được chấp nhận quan trọng mà nhờ đó công ty cũ của tôi đã gặt hái được nhiều lợi nhuận.
Tới cuối năm 1999, hầu hết mọi công việc nghiên cứu đều đã hoàn thành, và lúc này trên cương vị tổng giám đốc, công việc của tôi chỉ bó hẹp vào kiểm tra tài liệu và đóng dấu. Tôi cảm thấy mình sẽ bị lão hóa nếu cứ sống như vậy, và tôi muốn từ chức. Cùng lúc đó, tôi nhận được những lời mời từ các trường đại học ở Mỹ, tôi đã suy nghĩ nghiêm túc và cuối cùng tôi quyết định sang Mỹ. Đóng dấu thì đâu phải là công việc cơ chứ.
Tôi nhận được lời mời của khoảng 10 trường đại học trên đất Mỹ. Sau khi cân nhắc mọi khía cạnh liên quan đến môi trường sống, chuyên ngành nghiên cứu, v.v… tôi quyết định nhận lời mời của Đại học California ở Santa Barbara (UCSB). Tuy không muốn nói xấu công ty cũ, nhưng ngay sau khi tôi chuyển sang Mỹ, công ty cũ bắt đầu rêu rao rằng trường UCSB và tôi đang bị tình nghi về việc làm rò rỉ các bí mật thương mại. Và trên thực tế thì chúng tôi bị họ kiện vào hồi tháng 12/2000. Tôi đã hết sức giận dữ trước hành động này, và một năm sau, tôi đã kiện công ty cũ về việc sở hữu bằng sáng chế MOCVD hai chiều, và yêu cầu họ bồi thường. Nhắc đến vụ kiện cáo về việc làm rò rỉ bí mật thương mại, ngày 10/10 năm nay tôi đã thắng đối với phần sở hữu trí tuệ được đăng ký ở Mỹ. Mặc dù lạc đề nhưng tôi muốn nói rằng, nếu bạn rời bỏ công ty này để chuyển sang làm việc cho công ty khác thì khả năng bạn bị kiện vì làm rò rỉ bí mật thương mại là rất cao. Thực tế, ngay cả người 40 – 50 tuổi bỏ việc để chuyển sang làm cho trường đại học cũng có thể bị kiện. Còn nếu một người thành lập công ty mới và tham gia nghiên cứu trong lĩnh vực tương tự như của công ty cũ thì anh ta chắc chắn sẽ bị kiện. Trong hoàn cảnh như thế, tôi hầu như không thể thành lập doanh nghiệp riêng của mình. Do đó, cần phải có một hệ thống mới, nơi những sinh viên năm cuối và những người trẻ tuổi khác như TS Amano có thể dễ dàng bắt tay vào các dự án kinh doanh. Ở Nhật hiện nay không có cơ chế nào như vậy – tôi hy vọng rằng tình trạng này sẽ được cải thiện.
Nguồn Tia Sáng