美国国家标准与技术研究院(NIST)对其制造的紫外发光二极管(LED)采用了特殊类型的外壳,使LED光强度比简单外壳设计的同类LED高出五倍。
NIST在制造高质量氮化镓(GaN)纳米线方面的专业技术让LED变得更亮。最近,研究人员一直在试验由掺杂硅的GaN(具有额外电子)制成的纳米线核心,这些核心由掺杂镁的GaN(具有多余的缺失电子的空穴)制成的壳体包围,以促进电子和空穴复合,因此通过电致发光释放能量作为光。
NIST集团曾展示过GaN LED,它们产生的光归因于注入壳层的电子与空穴重新结合。新型LED在壳层中添加了少量铝,从而减少了电子溢出和光重吸收造成的损失。
更亮的LED由具有p-i-n结构的纳米线制成,三层设计将电子和空穴注入纳米线。向壳中添加铝有助于将电子限制在纳米线核心,使电致发光增强五倍(发射波长为365nm)。铝的作用是引入电流的不对称性,阻止电子流入壳层,这会降低效率,反而将电子和空穴限制在纳米线核心。纳米线测试结构长约440nm,壳厚度约为40nm。最终包括外壳的LED,几乎大了10倍。研究人员发现,加入到制造结构中的铝量取决于纳米线直径。
集团领导人Kris Bertness表示,至少有两家公司正在开发纳米线的微型LED,并且NIST与其中一家公司签订了合作研究与开发协议(CRADA),以开发掺杂剂和结构表征方法。