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奈米線可望打造未來的LED?

上網時間: 2015年06月29日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:奈米線  LED  X射線顯微術  氮化鎵  氮化鎵銦 

根據丹麥哥本哈根大學(University of Copenhagen)玻爾研究所(Niels Bohr Institute;NBI)的研究證實,採用奈米線製成的LED只需使用更少的能源,就能提供更明亮的光源。

研究人員深入研究了利用X射線顯微術的奈米線,透過這種方法,研究人員們能夠確定如何設計奈米線使其得以提供最佳性能。這項研究結果發表在《ACS Nano》科學期刊。

奈米線大小約僅2微米高(μm;1μm是1/1000毫米),直徑約10-500奈米(nm,1nm約1/1000μm)。專為LED用的奈米線是由內部的氮化鎵(GaN)核心以及外層氮化鎵銦(InGaN)所組成,二者都是半導體材料。

這種二極體的光源有賴於存在兩種材料之間的機械應變,而這種應變則大幅取決於兩種材料層之間如何彼此接觸。丹麥哥本哈根大學教授兼玻爾研究所所長Robert Feidenhansl解釋,我們研究了多種採用X射線顯微術的奈米線,甚至是原則上相同的奈米線,我們可以看到其間的差異及其相當不同的結構。

相關的研究是在位於德國漢堡的「德國電子同步加速器研究所」(DESY)電子同步加速器中利用奈米級X射線顯微術進行。雖然這種方法相當耗時,而且結果通常十分有限或甚至僅能滿足單一研究主題。然而,利用奈米級X射線的特殊設計,可使奈米線在過程中不至於被破壞,從而使研究人員得以順利地同時測量一系列的奈米線。


每個奈米線的X射線影像顯示散射強度的分佈,以及在氮化鎵核心與氮化鎵銦外層的機械應變。根據這種應變顯示外層與核心完美契合。
(來源:Northeastern University)

「我們測量了20種奈米線,而當我們看到影像時都非常訝異,因為你可以清楚地看到每一種奈米線的細節,包括核心與外層這兩種結構。如果結構中有任何缺陷或略微彎曲,就無法正常運作。所以,我們可以準確地找出哪些是最優質的奈米線,而且具有最高效率的核心/外殼結構,」哥本哈根大學玻爾研究所「中子與X射線散射」研究小組的博士生Tomas Stankevic解釋。

Robert Feidenhans’l則表示,奈米線將為LED帶來更自然的光源,而且還將使用更低的功耗。此外,它們還可以應用於智慧型手機、電視機以及各種形式的照明中。

研究人員預計,這種奈米線LED照明可五年內實現商用化。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Could nanowires become the LEDs of the future?,by Paul Buckley)





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