矽基發光二極體攻下紅光至黃光波段
- 上線日期：2013/4/1 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
德國與加拿大研究人員利用有機材料結合矽奈米微晶(silicon nanocrystal, ncSi)，製作出高效能的發光二極體(light-emitting diode, LED)。此LED的發光波段橫跨紅光至黃光，雖未能涵蓋全頻譜，但仍有進步的空間。此外，此新式LED亦超越過去的矽奈米微晶LED，不僅壽命更長，對驅動電壓的敏感程度也降低了。
複合式量子點(quantum dot, QD) LED使用簡單的旋轉塗佈(spin coating)法沉積有機層，讓無機的量子點發出更明亮的色光。不過目前大部分的研究都採用有毒性且價格昂貴的II-VI族量子點，例如鎘化硒、鎘化硫或鉛化硫。相較之下，微電子工業的主力材料矽元素不但無毒，還有普遍且便宜的優點。
由於量子侷限效應(quantum confinement effect)的影響，量子點的發光波長取決於奈米微晶的大小。最近，德國卡爾斯魯厄(Karlsruhe)理工學院Florian Maier-Flaig與加拿大多倫多(Toronto)大學Geoffrey Ozin等人使用尺寸篩選過的矽奈米微晶作為發光材料。他們利用旋轉塗佈法在氧化銦錫(ITO)導電玻璃上沉積不同有機層，並以熱蒸鍍製作電極。為了藉由不同大小的奈米微晶來調控發光顏色，他們分離出直徑1-3 nm的奈米微晶，發光顏色則由深紅至黃橘。其中發出紅光的部份外部量子效率達1.1%，且開啟電壓相當低。
分離不同粒徑的奈米微晶還能同時增加元件的壽命，原因是過大的粒子可能會造成短路。此外，矽奈米微晶LED的發光波長亦較不受外加驅動電壓的影響。測量結果顯示元件的光致發光量子效率可達43%。如果研究人員能進一步使此矽奈米微晶LED涵蓋可見光波段，此技術將可提供一個低成本的方法來製造大面積的矽基LED。詳見Nano Letters ｜DOI: 10.1021/nl3038689。
原始網站: http://www.osa-opn.org/home/newsroom/2013/february/si_leds_shine_brighter_from_red_to_yellow/#.UVWP8hdmh8F
譯者:黃建融(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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