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利用氧化鋅納米線提高LED性能

點擊次數(shù):51730 更新時間:2014-05-16 07:25:15?? ??來源:http://m.highmindedu.com/ 【關(guān)閉
近日,美國佐治亞理工學(xué)院的研究人員利用氧化鋅納米線大幅提升了氮化鎵LED將電流轉(zhuǎn)化為紫外線的效能。
 
  通過在納米線上施加機械應(yīng)變,佐治亞理工學(xué)院的研究人員在其中制造了壓電電勢。該電勢被用于調(diào)整電荷的傳輸,并加強LED的載子注入。這種壓電電勢對于光電設(shè)備的控制被稱為壓電-光電效應(yīng)。這一效應(yīng)可增加電子和空穴重新結(jié)合以產(chǎn)生光子的速率,并通過提升發(fā)光強度和增加注入電流,加強設(shè)備的外部效能,使其提升4倍之多。
 
 
  該校材料科學(xué)和工程系董事教授王中林表示,從實際情況來看,這個新效應(yīng)可對光電過程產(chǎn)生諸多影響,包括提升照明裝置的能源效率等。傳統(tǒng)的LED一般使用量子阱等結(jié)構(gòu)囚禁電子和空穴,這需要兩者長時間保持足夠靠近以進行重組。電子和空穴靠近的時間越長,LED裝置的效率就越高。雖然一般LED的內(nèi)部量子效率能達到80%,但傳統(tǒng)的單p-n結(jié)點薄膜LED的外部效率卻只有3%。
 
 
  新裝置內(nèi)的氧化鋅納米線構(gòu)成了p-n結(jié)的n,氮化鎵薄膜則可作為其中的p.自由載子將被囚禁在這個界面區(qū)域內(nèi)。壓電-光電效應(yīng)可在對設(shè)備施加0.093%壓應(yīng)力的情況下,使發(fā)光強度提升17倍,令結(jié)點電流增強4倍,從而使光電轉(zhuǎn)化率提高約4.25倍。而在合適外應(yīng)力的作用下,新裝置的外部效率可達到7.82%,大大超過了傳統(tǒng)LED的外量子效率。
 
 
  研究小組制成的LED能發(fā)出波長約為390納米的紫外線,但王中林教授認為未來可延伸至可見光范圍,適用于各類光電設(shè)備。目前,高效的紫外線發(fā)射器在化學(xué)、生物、航空航天、軍事和醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域都有需要。
 
 
  王中林教授還表示,此次研究開辟了利用壓電-光電效應(yīng)調(diào)整光電設(shè)備的新領(lǐng)域。大幅提升LED照明設(shè)備的效率有望帶來可觀的能源節(jié)約,這對于在綠色和可再生能源技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用而言十分重要,此外,這一發(fā)現(xiàn)還能應(yīng)用于其他由電場控制的光學(xué)器件上。
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