国家标准与技术研究所 鳍式发光二极管像素设计包括发光的氧化锌鳍(紫色)、隔离电介质材料(绿色)和金属触点(绿色顶部为黄色)
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Nikoobakht / N
NIST哈纳切克 由美国国家标准与技术研究所(NIST)科学家组成的团队开发的发光二极管新设计可能是克服光源效率长期局限的关键
这一概念在实验室中用微型发光二极管进行了演示，实现了亮度的大幅提高和产生激光的能力——所有这些特征都使其在一系列大规模和小型化应用中具有价值
该团队还包括来自马里兰大学、伦斯勒理工学院和国际商用机器公司的科学家
沃森研究中心在今天发表在同行评议的《科学进步》杂志上的一篇论文中详细介绍了它的工作
他们的设备显示出亮度比传统的微型、亚微米尺寸的发光二极管设计增加了100到1000倍
“这是一种制造发光二极管的新架构，”构思新设计的NIST Babak nikobakht说
“我们使用与传统发光二极管相同的材料
我们的不同之处在于它们的形状
" 发光二极管已经存在了几十年，但明亮的发光二极管的发展赢得了诺贝尔奖，开创了照明的新时代
然而，即使是现代发光二极管也有一个限制，这让他们的设计者感到沮丧
在某种程度上，给发光二极管通电会使它发光更亮，但很快亮度就会下降，使发光二极管效率极低
这个被业界称为“效率下降”的问题阻碍了发光二极管在许多有前途的应用中的应用，从通信技术到杀死病毒
虽然他们新颖的发光二极管设计克服了效率下降，研究人员最初并没有着手解决这个问题
他们的主要目标是创造一种微型发光二极管，用于非常小的应用，例如NIST和其他地方的科学家正在研究的芯片实验室技术
该团队对发光二极管发光的部分进行了全新的设计实验:与传统发光二极管中使用的平面设计不同，研究人员用细长的氧化锌线(他们称之为鳍)制作了一个光源
(长和细是相对而言的:每个鳍只有大约5微米长，大约是人类平均头发宽度的十分之一
他们的手指排列看起来像一个小梳子，可以延伸到1厘米或更大的区域
“我们在鳍上看到了一个机会，因为我认为它们细长的形状和大的侧面可能能够接收更多的电流，”尼科巴克特说
“起初，我们只是想衡量一下新设计能承受多大的压力
我们开始加大电流，以为我们会一直驱动它，直到它烧完，但它还是越来越亮
" 梳状排列的鳍状发光二极管，其中一些发光(尖端有亮点)
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Nikoobakht / NIST 他们新颖的设计在介于紫外和紫外之间的波长范围内发出耀眼的光芒，产生的能量是典型微型发光二极管的100到1000倍
Nikoobakht将这一结果描述为一项重大的基础发现
“一个典型的面积小于一平方微米的发光二极管发出大约22毫瓦的功率，但是这个可以产生高达20毫瓦的功率，”他说
“这表明这种设计可以克服发光二极管效率下降的问题，从而制造出更明亮的光源
" “这是我见过的最有效的解决方案之一，”南卡罗莱纳大学电气工程教授格里高利·西敏说，他没有参与这个项目
“该团体多年来一直致力于提高发光二极管的效率，其他方法在应用于亚微米波长的发光二极管时经常会出现技术问题
这种方法做得很好
" 当他们增加电流时，研究小组有了另一个惊人的发现
虽然发光二极管最初在一个波长范围内发光，但它相对较宽的发射最终缩小到两个波长的强烈紫色
解释越来越清晰:他们的微型发光二极管变成了微型激光器
“将发光二极管转换成激光需要很大的努力
它通常需要将一个发光二极管耦合到一个共振腔，让光反弹来制造激光，”尼考巴赫特说
“看起来鳍片设计可以独立完成整个工作，不需要再增加一个腔体
" 微型激光器不仅对化学传感的芯片级应用至关重要，对下一代手持通信产品、高清显示器和消毒也是如此
“它有很大的潜力成为一个重要的组成部分，”尼科巴克特说
“虽然这不是人们制造的最小的激光，但它非常明亮
没有效率下降会使它有用
"
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