基本介紹
- 中文名：納米晶體發光二極體
- 外文名：Nano crystal light emitting diode
- 優點：能耗低
科研動態,矽發光納米晶體二極體,
科研動態
利用半導體材料製造的發光二極體壽命很長，能耗只有普通燈泡的五分之一，已經套用於交通信號燈等設備。但它們傾向於發藍光，要得到白光必須經過轉換，這便降低了效率。為了解決這個問題，人們將半導體材料製造成微小的納米晶體，這類晶體稱為“量子點”，調整其尺寸就能改變它們發出的光的顏色。
但是，納米晶體表面需要塗一層有機分子，這會阻礙外來電子刺激量子點發光。美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的科學家將硒化鎘量子點放置在一種稱為“量子阱”的設備上，利用量子阱為媒介間接刺激量子點發光。粗略計算表明，新方法能使發光二極體的效率比原來的產品高出一倍。
量子阱有著三明治一樣的結構，中間是很薄的一層半導體膜，外側是兩個隔離層。用雷射朝量子阱閃一下，可以使中間的半導體層里產生電子和帶正電的空穴。通常情況下，電子會與空穴結合，放出光子。科學家將量子阱的上層製造得特別薄，厚度不足30埃（1埃為一百億分之一米），這樣就可迫使中間層產生的電子與空穴結合時，以變化的電場而不是光子的形式釋放能量。電場的作用使鄰近的量子點中產生新的電子和空穴，從而令它們結合併放出光子。
矽發光納米晶體二極體
矽納米晶體的尺寸僅為幾納米，卻具有很高的發光潛力。來自德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）和加拿大多倫多大學的科研人員藉助矽納米晶體，成功製造出了高效的矽基發光二極體，其不含重金屬，卻能夠發射出多種顏色的光。
矽雖然在微電子和光伏產業占據著主導地位，但長期以來其卻一直被認為不適合發光二極體的製造。然而，這在納米尺度卻並非正確，由成百上千的原子構成的微小矽納米晶體能夠產生光線，也具備成為高效光發射器的巨大潛力。
製成的矽基發光二極體具有令人驚訝的長期穩定性，操作組件壽命的增長是因為只採用了同一尺寸的納米粒子，這能有效增強敏感的薄膜元件的穩定性，而可導致短路的過大尺寸粒子則被排除在外。此款彩色矽基發光二極體還具有不含有任何重金屬的優勢。與其他使用硒化鎘、硫化鎘或硫化鉛的研究小組不同，科研團隊採用的矽納米粒子完全不具毒性，而且地球上的矽儲量豐富，成本低廉，更有利於矽基發光二極體的進一步發展。
