碳奈米管發光二極體大躍進
- 上線日期：2009/12/11 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
碳奈米管通電流時會發光，這個現象可以用來製作未來的光電元件，不過發出的光有頻寬過大、光場不集中及發光量低的問題。最近，IBM的科學家已經找到精確控制碳奈米管(carbon nanotube)發光的方法了。這個結果意味著製作量子光學應用所需的窄頻碳奈米管發光二極體(LED)及單光子源(single-photon source)，已經不再是遙遠的夢想。
發光元件主要是利用電子和電洞的再結合而產生光子。最近，IBM TJ Watson研究中心的Phaedon Avouris等人證明利用巧妙的元件佈局，可以比以往更精確地控制碳管中電荷載子的注入及光子的產生。
相較於先前的奈米管發光元件，IBM的研究人員成功地將二極體預定區域的發光效率提升了1000倍，發出的光頻譜寬度也變窄，約只有先前的十分之一。此外，該元件還有相當低的閥值電流(current threshold)，耗電量也低了許多，因此幾乎不太會發熱。
IBM的奈米管發光二極體是在介電質基板上先安置一根碳奈米管，管的兩端接上金屬電極，然後再以另一種介電材料覆奈米管和金屬電極，並且在介電層上方製作兩個閘極電極，以便用來在碳奈米管上定義出不同的空間範圍。如果在兩個閘極施加電性相反的偏壓，底下對應的兩個碳管部位會被"掺雜"電性相反的載子(即電子與電洞)。這時啟動二極體，載子會彼此復合並從碳管上的這兩個部位發出光子。
目前科學家正計畫改良元件的佈局。Avouris指出，利用碳奈米管陣列有希望進一步優化及訂製正元件的效能。詳見Nature Nanotechnology doi:10.1038/nnano.2009.319。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/40970
譯者:吳俊緯(成功大學微電子工程研究所)
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