美國NIST開創新製造方法,提升奈米尺寸LED發光效率高達1000倍

美國國家標準暨技術研究院NIST近日宣布開發出了一種新的LED製造設計方法,能夠有效改善LED的發光限制。在此方法下,小尺寸LED不僅能達到比傳統LED高出100至1000倍的亮度,還能透過電流改變而轉成雷射光。

NIST的研究成員指出,他們採用一種新架構來製造LED,使用同樣的材料但打造出不同的形狀。透過這種新方法,研究團隊以氧化鋅線製造出只有5 µm長的細小光源,稱之為「翼片(fin)」。


(NIST打造的LED 翼片;圖片來源:NIST)

此翼片能產生橫跨紫色和紫外光邊界波長的光,產生的能量是一般小型LED的100到1000倍。5 µm能達到20微瓦(mW/ microwatts)的功率,而一般小於1 µm的傳統LED只能產出22奈瓦(nW/ nanowatts)。

同時,研究團隊也在增加電流的時候發現,這種新型態的LED的發光波長最終會縮小到只有兩種波長的強烈紫色光,顯示此微型LED變成了小型雷射器。

該團隊指出,通常將LED轉換成雷射的難度較高,需要結合LED的共振腔,讓光在其周圍反射,進而產生雷射光。但這個新的設計能夠自己達成雷射,不需要再添加另外的共振腔。

如果這個新研究真的可以有效解決LED發光效率隨著尺寸縮小而減弱的問題,還能夠透過電源調整而變成雷射光,將有機會為未來的Micro LED甚至更小尺寸的LED,帶來更多顯示及感測的應用機會。

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