美国国家标准与技术研究院(NIST)的纳米线专家们已经制造出紫外线发光二极管(led)，由于一种特殊的外壳，它产生的光强度是基于简单外壳设计的同类led的5倍。
紫外led在聚合物固化、水净化、医疗消毒等方面的应用越来越广泛。微发光二极管也对视觉显示感兴趣。NIST的工作人员正在试验基于纳米线的led，用于电子和生物应用的扫描探针尖端。
新型更亮的led是NIST在制造高质量氮化镓(GaN)纳米线方面的专业技术成果。最近，研究人员一直在用掺杂硅的氮化镓制成的纳米线芯进行实验。氮化镓有多余的电子，而镁掺杂氮化镓则有多余的“空穴”来填补缺失的电子。当电子和空穴结合时，能量以光的形式释放出来，这一过程被称为电致发光。
NIST团队之前展示了led，它能产生电子注入空壳层与空穴重新结合后产生的光。新型led的外壳层添加了少量铝，减少了电子溢出和光再吸收造成的损失。
正如《纳米技术》杂志所描述的，更亮的led是由具有所谓“p-i-n”结构的纳米线制成的，这是一种向纳米线中注入电子和空穴的三层结构。在外壳上添加铝有助于将电子限制在纳米线核心，使电致发光增加了5倍。
第一作者马特·布鲁贝克说:“铝的作用是在电流中引入一种不对称，这种不对称会阻止电子流入空壳层，从而降低效率，相反，会将电子和空穴限制在纳米线核心。”
纳米线测试结构约为440纳米(nm)长，壳层厚度约为40 nm。最终的led，包括外壳，几乎是原来的10倍大。研究人员发现，铝的加入量取决于纳米线的直径。
研究小组负责人克里斯·伯提斯表示，至少有两家公司正在开发基于纳米线的微发光二极管，NIST与其中一家公司达成了合作研发协议，将开发掺杂剂和结构表征方法。研究人员已经与扫描探针公司就在探针尖端使用NIST LED进行了初步讨论，NIST计划很快展示LED工具的原型。
NIST团队拥有美国专利8,484,756项，该仪器结合了微波扫描探针显微镜和LED，用于无损、非接触测试重要半导体纳米结构(如晶体管通道和太阳能电池中的单个颗粒)的材料质量。该探针还可用于蛋白质展开和细胞结构的生物学研究。
——文章发布于2019年3月21日
