科學(xué)家制成彩色高效硅基發(fā)光二極管

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)2月18日?qǐng)?bào)道，硅納米晶體的尺寸僅為幾納米，卻具有很高的發(fā)光潛力?，F(xiàn)在，來自德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院(KIT)和加拿大多倫多大學(xué)的科研人員借助硅納米晶體，成功制造出了高效的硅基發(fā)光二極管(SiLEDs)，其不含重金屬，卻能夠發(fā)射出多種顏色的光。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在近期出版的《納米快報(bào)》雜志上。

硅雖然在微電子和光伏產(chǎn)業(yè)占據(jù)著主導(dǎo)地位，但長期以來其卻一直被認(rèn)為不適合發(fā)光二極管的制造。然而，這在納米尺度卻并非正確，由成百上千的原子構(gòu)成的微小硅納米晶體能夠產(chǎn)生光線，也具備成為高效光發(fā)射器的巨大潛力。迄今為止，硅基發(fā)光二極管的制造一直局限于紅色的可見光譜范圍和近紅外線，因此制造可發(fā)出彩色光的二極管可謂絕對(duì)新穎。

KIT科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，通過采用不同大小的單分散的納米粒子，能夠改變二極管所發(fā)出光的顏色。其可由深紅色光譜區(qū)域調(diào)諧至橘黃色的光譜區(qū)域，外量子效率亦可達(dá)1.1%。值得一提的是，制成的硅基發(fā)光二極管具有令人驚訝的長期穩(wěn)定性，這在此前從未實(shí)現(xiàn)過。操作組件壽命的增長是因?yàn)橹徊捎昧送怀叽绲募{米粒子，這能有效增強(qiáng)敏感的薄膜元件的穩(wěn)定性，而可導(dǎo)致短路的過大尺寸粒子則被排除在外。

此款彩色硅基發(fā)光二極管還具有不含有任何重金屬的優(yōu)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(tuán)隊(duì)此次采用的硅納米粒子完全不具毒性，而且地球上的硅儲(chǔ)量豐富，成本低廉，更有利于硅基發(fā)光二極管的進(jìn)一步發(fā)展。

此外，新型發(fā)光二極管惹人注目的方面亦在于其發(fā)光區(qū)域的同質(zhì)性。研究人員表示，隨著液態(tài)處理的硅基發(fā)光二極管或能以低成本大批量制成，納米粒子“群體”也將進(jìn)入新的領(lǐng)域，相關(guān)潛力將難以估計(jì)，而教科書上有關(guān)半導(dǎo)體元件的描述或許也將被改寫。