2020年8月14日信息,由美國國家標準與技術(shù)研究院(NIST)的含科學(xué)家在內(nèi)組成的團隊研發(fā)的一種發(fā)光二極管(LED)新設(shè)計,可能成為克服長期以來在光源效率受到的限制的關(guān)鍵。該概念已在實驗室中通過微型LED進行了演示,實現(xiàn)了亮度以及形成激光的能力的顯著提高,上述特性使其在一系列大規(guī)模和小型化應(yīng)用中具有價值。
LED已經(jīng)存在了數(shù)十年,但是高亮度LED的研發(fā)獲得了諾貝爾獎,并開創(chuàng)了照明領(lǐng)域的新紀元。但是,即使是現(xiàn)代LED,也存在打擊他們設(shè)計師的局限性。在某種程度上,給LED提供更多電力會使它的亮度更高,但亮度很快就會下降,從而導(dǎo)致LED效率極低,即業(yè)界稱為“效率下降(efficiency droop)”問題,此問題阻礙LED被使用到從通信技術(shù)到病毒殺滅等許多大有前景的應(yīng)用中。
盡管他們的新型LED設(shè)計克服了“效率下降”問題,但研究人員的初衷并非打算解決這一問題。他們的主要目標是創(chuàng)造一種用于極小應(yīng)用中的微型LED,例如NIST和其他地方的科學(xué)家所追求的芯片實驗室技術(shù)(lab-on-a-chip technology)。
該團隊針對LED發(fā)光部件開展了全新設(shè)計的實驗:與常規(guī)LED所使用的平面設(shè)計不同,研究人員從長而細的氧化鋅線束(他們稱之為“鰭”)中開發(fā)出光源(長而細為相對術(shù)語:每個鰭的長度僅約5微米,延展約為人類平均頭發(fā)寬度的十分之一。)它們的鰭陣列看起來像一個極小的梳子,可以延伸至1厘米或以上那么大的區(qū)域。他們的新型設(shè)計在橫跨藍紫光和紫外線邊界的波長上發(fā)出了耀眼光芒,產(chǎn)生的功率是典型微型LED的100到1000倍。
對于芯片規(guī)模的應(yīng)用而言,微型激光的研發(fā),不僅對于化學(xué)傳感至關(guān)重要,而且對于下一代手持式通信產(chǎn)品、高清顯示器和消毒領(lǐng)域而言也尤為重要。
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