多色發光二極體

這是一種新型的發光二極體，能夠發出白色及多彩中間色光線。LED是由正孔（電子缺損部分）多的P型半導體和電子多的N型半導體結合製成的，採用堤壩形構造發光。這是劃時代的成果，現在已經被套用於多種領域。

由來

京都大學和以發光二極體（LED）著名的日亞化學的研究小組，成功地開發研製了白色及中間色等可以創造多種顏色的劃時代性LED，今年1月份，在日本的英文科學雜誌Applied Physics Express（APEX）上發表了這一研究成果。

能夠發出白色及多彩中間色光線的LED。©京都大學工學研究科

LED的構造

LED是由正孔（電子缺損部分）多的P型半導體和電子多的N型半導體結合製成的，加上一定以上的電壓之後，兩個半導體的結合面發光。並且，與傳統光源白熾電燈泡以及螢光燈相比，LED具有許多優點。

首先，耐用時間長，是白熾電燈泡的數十倍。消費電力少，只有白熾電燈泡的幾分之一而已。此外，發熱少，從加入電壓到點亮之間的時間短。根據這些長處，LED首先用於顯示電器產品使用狀況的先導燈，道路的信號燈，大街上的燈光裝飾等，利用範圍不斷擴大。

但是，顏色問題一直沒有解決。LED為半導體單元本身發光，因此，顏色取決於使用什麼樣的半導體材料。為此，為了實現想要得到的顏色，從20世紀80年代便開始尋找適當的材料，90年代終於湊齊了光的三原色紅、藍、綠。還開發了橙黃、黃色和紫色等的LED。但是，很難得到這些顏色的中間色。

此外，顯示白色的材料也沒有找到，得到白色的方法有下列三種方法；（1）把發出紅藍綠三種原色光的LED以不同的強度同時點亮，（2）藍色和黃色、綠色和紅色等，成為輔助色的兩個LED進行同樣的做法，（3）把藍色LED用特殊螢光體包起來。但是，前兩種方法，分別調整LED的強度非常困難，第三種方法也有用螢光體能量損失大等難處。

兩種堤壩形構造：高而窄的堤壩形，低而寬的堤壩形 ©京都大學工學研究科

劃時代性成果

京大和日亞化學的LED打破了這種狀況，採用薄藍寶石結晶為基板，在那上面使氮化鎵結晶並形成左右對稱呈堤壩樣形狀。以往的LED只有一個平整的面，從這個面上顯示出一種顏色。而與之相比，此次的LED從堤壩狀構造上面發出的顏色與側面發出的顏色不同，把這兩個顏色混合起來發出混合光線。

研究小組，此次分別製作了高而窄的堤壩形和低而寬的堤壩形兩種，分別發出的光為，高的堤壩上面為紅色，側面為藍色，低的堤壩上面為黃色，側面為藍色。通過變換兩種堤壩構造的比率及配置，可以按照各種各樣的比率混合紅藍黃三種顏色，從而實現白色以及多彩的中間色發光。

另外，由於不需要使用螢光體，能量效率高。如果這個LED可以實用化，除了擴展白色LED市場以外，還可以適應要求微妙色彩的外科手術用照明以及作為照相攝影用的光源等，可以發展到更多用途。