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《科學(xué)進(jìn)展》雜志近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）、馬里蘭大學(xué)和倫斯勒理工學(xué)院等開(kāi)發(fā)了一種新型發(fā)光二極管（LED），有望突破長(zhǎng)期存在的光源效率限制。研究人員經(jīng)演示實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，新型LED的亮度是傳統(tǒng)亞微米級(jí)LED的100~1000倍，并且具備產(chǎn)生激光的能力。這些特性在規(guī)模化和小型化應(yīng)用中具備潛在應(yīng)用價(jià)值。

NIST研究人員Babak Nikoobakht說(shuō)：“這是制造LED的新架構(gòu)。雖然我們使用的材料與傳統(tǒng)LED裝置相同，但對(duì)它們的形狀進(jìn)行了改進(jìn)?！彪m然LED裝置開(kāi)啟了照明新時(shí)代，但即便是現(xiàn)在使用的LED設(shè)備，也有它的局限性：在一定程度上，增加LED的電量會(huì)使其發(fā)出的光更明亮。

然而，亮度很快就會(huì)降低，使LED的效率變得非常低?！靶式档汀眴?wèn)題限制了LED在通信技術(shù)、殺毒等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。Nikoobakht等設(shè)計(jì)的新型LED裝置克服了效率降低問(wèn)題，但這完全是意外之喜——他們的主要目標(biāo)只是制造一種微型LED，以滿足芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的需求。

與傳統(tǒng)LED使用的平面設(shè)計(jì)不同，研究人員在新LED中引入了氧化鋅翅片。翅片陣列看起來(lái)就像一把小梳子，并可以向1厘米以外區(qū)域延伸。Nikoobakht解釋說(shuō)：“我們從翅片結(jié)構(gòu)上看到了希望，因?yàn)樗鼈兗?xì)長(zhǎng)的形狀和較寬的側(cè)面或許能夠接收更多電流。一開(kāi)始，我們只是想測(cè)試一下新架構(gòu)能承受多高的電流，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)它變得越來(lái)越亮。”新LED能發(fā)射出紫光至紫外光的明亮光線，產(chǎn)生的功率是一般小型LED的成百上千倍。Nikoobakht說(shuō)：“這是一個(gè)重要的基礎(chǔ)性發(fā)現(xiàn)。面積約1平方微米的LED，發(fā)光功率約為22納瓦，而新LED能產(chǎn)生高達(dá)20微瓦的功率?！?/p>

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，研究人員還取得了另一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)：雖然新LED最初是在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)光，但它相對(duì)較寬的發(fā)射光范圍最終縮小為兩個(gè)波長(zhǎng)的強(qiáng)烈紫光。這說(shuō)明，新LED裝置變成了微型激光器。

Nikoobakht說(shuō)：“將LED轉(zhuǎn)換為激光非常不容易。它需要將LED與諧振腔耦合，使光在腔內(nèi)反射。翅片結(jié)構(gòu)讓新LED能夠獨(dú)立完成整個(gè)工作，無(wú)需再依托諧振腔?！蔽⑿图す馄髟诨瘜W(xué)傳感、便攜式通信產(chǎn)品、高清顯示器和芯片級(jí)設(shè)備等方面，都有重要應(yīng)用價(jià)值。Nikoobakht說(shuō)：“新型LED裝置有可能成為未來(lái)應(yīng)用的關(guān)鍵組成部分之一。它能發(fā)出明亮的激光，并且效率不會(huì)降低?！?/p>