可撓式LED讓指尖發亮
- 上線日期：2010/11/26 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
發光二極體(LED)目前已被大量應用於交通號誌、電視螢幕與高效能燈泡上。在伊利諾大學香檳分校的John Rogers為首的研究團隊努力下，在不久的將來，LED可望被應用到醫事技術上，例如近接感應手套(proximity-sensing gloves)、外科縫線(surgical threads)、靜脈流量監控器。為達此目標，Rogers等人發展出一套能在可撓式基板上列印微小紅光LED陣列的新型印刷技術。
此元件的製作過程與一般LED相同，先在基板上沉積數層化合物半導體，其中下、上層分別為n、p摻雜半導體，中間則為的數奈米厚的量子井。外加電壓產生的電場會驅使電子與電洞往量子井移動，並在此復合產生光子。
LED通常是將晶圓切割成數以千萬計的方形小晶片，為避免晶片易碎，邊緣都會保留至少300 μm，這個長度遠超過在塑膠片上製作可撓式LED陣列的要求。為了得到邊長僅50 μm的LED，Rogers等人利用光微影術與蝕刻來控制晶片大小，然後藉由印刷術將LED陣列的圖樣轉印到替代基板，再加上電極與導線。
Rogers表示，該團隊發展出一套非常精準且穩定的印刷技術，良率超過99%，而定位誤差只有約1 μm。雖然採用有機發光材料可大幅簡化可撓式LED的製程，但它的亮度比不上無機LED，封裝也非常困難。
為測試耐用程度，研究團隊將上述可撓式LED拉伸、扭轉、折彎多達十萬次以上，並觀察其效能的變化。此技術的另一優點是能將LED陣列製作在極大範圍的基板上，如塑膠、橡膠、鋁箔、紙甚至是樹葉。
為展示這些微型LED陣列的應用潛力，研究人員將它們貼附在量測靜脈內葡萄糖濃度的醫療器材導管上作為光源。其他應用如外科縫合(surgical stitching)，在載有LED的玻璃基板上滾動縫線，讓LED能貼附在線上，然後對被麻醉的白老鼠進行縫合試驗，結果發現有加速癒合、深層組織照明與血氧濃度監測的優點。
研究人員將LED陣列與大小相似的光偵測器整合製作到手套的指尖部位，藉由量測背向散射光(backscattered light)的強度來決定物體的距離，作為近接感測器來輔助機器人系統或外科手術。該團隊正在設法改用藍光與紫外光LED以擴展功能性。詳見Nature Materials 9, 929 - 937 (2010)。
原始網站: http://physicsworld.com/cws/article/news/44054
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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