NIST发布新型纳米级LED，可转换成激光启动

NIST最新发布：小而明亮的纳米级LED克服长期存在的LED效率问题的新设计，并且可以转换成激光启动

美国国家标准与技术研究所（NIST）的科学家的团队开发出了一种新型LED，该LED可能是解决长期以来光源效率限制难题的关键。这一概念在实验室用微型LED进行了演示，实现了亮度的大幅提高并具有产生激光的能力。

该团队还包括来自马里兰大学、伦斯勒理工学院和IBM Thomas J. Waston研究中心的科学家，该LED的亮度比传统的亚微米大小的LED增加了100到1000倍。

据NIST的Babak Nikoobakht介绍，该LED与传统LED使用的材料相同，不同之处在于它们的形状，该LED采用了制造LED的新架构。

LED灯已经存在了几十年，但明亮LED的发展赢得了诺贝尔奖，并开启了照明的新时代。然而，即使是现代的LED也有它的局限性，在一定程度上，增加LED的电量会使其发光更加明亮，但很快亮度就会降低，使得LED的效率非常低。这个被业界称为“效率下降”的问题阻碍了LED在从通信技术到杀毒等许多有前景的应用领域的应用。

团队对该LED进行了全新设计的实验：与传统LED中使用的平面设计不同，研究人员用又长又薄的氧化锌线制造了一种光源，他们称之为翅片（“长”和“瘦”是相对而言的：每个翅片只有大约5微米长，大约是人类平均头发宽度的十分之一）。翅片阵列看起来像一个小梳子，可以延伸到1厘米或更多的区域。

LED像素设计示意图 图片来源：NIST

翅片LED像素设计包括发光的氧化锌翅片（紫色）、绝缘介质材料（绿色）和金属接触（黄色）

这个新设计能发出横跨紫色和紫外光边界波长的明亮的光，产生的能量是典型的小型LED的100到1000倍，是一个重要的基础性发现。

Nikoobakht说：“一个典型的面积小于1平方微米的LED发光功率约为22纳瓦，但这种LED能产生高达20微瓦的功率。这表明这种设计可以克服LED的效率下降，使光源变得更亮。”

在增加电流的同时，研究小组还发现了另一个惊人的现象。虽然LED起初在一个波长范围内发光，但它相对较宽的光发射最终缩小到两个波长的强烈紫色光。这清楚地表明了他们的微型LED变成了微型激光器。

Nikoobakht说：“将LED转换成激光需要很大的努力。它通常需要将LED与谐振腔耦合，使光在谐振腔周围反射，从而产生激光。而翅片的设计可以自己完成整个工作，不需要增加另外的腔。”

微型激光器不仅在化学传感领域，而且在下一代手持通信产品、高清显示器和消毒方面，对于芯片规模的应用来说是至关重要的。

Nikoobakht说：“它很有潜力成为一个重要的组成部分，虽然这不是人类制造的最小的激光发射器，但它非常明亮。如果效率没有下降，它将会大有用处。”