研究人员发现了一种通过半导体材料中预先存在的缺陷产生光的新方法。
这项技术将是对当前方法的改进，例如，使用磷光体将一种颜色的光转换成另一种颜色。
氮化镓(InGaN)LED是一种基于第三元素氮化物的发光二极管(LED)。20多年前的90年代首次制造，之后不断发展，越来越小，越来越强大，高效耐用。今天，InGaN LED可以在无数的工业和消费用例中找到，包括信号和光通信以及数据存储，它在高需求的消费应用中非常重要，例如固态照明、电视、笔记本电脑、移动设备、增强(AR)和虚拟现实(VR)解决方案。
20多年来，对这种电子设备日益增长的需求促进了对半导体的研究，以实现更高的光输出、可靠性、寿命和多功能性，这导致了对可以发出不同颜色光的LED的需求。传统上，InGaN材料用于在现代led中产生紫色和蓝色光，而AlGaInP，一种不同类型的半导体，用于产生红色、橙色和黄色光。这是由于InGaN在红色和琥珀色光谱中的性能较差，这是由于需要较高的铟含量，从而导致效率下降。
此外，这种具有相对高的铟浓度的InGaN LED仍然难以用传统的半导体结构制造。因此，实现全固态白光发光器件仍然是一个无法实现的目标——三原色都需要。
为了应对这些挑战，聪明的研究人员写了一篇题为“发光V-Pit:实现发光富铟镓量子点的替代方法”的论文。在他们的论文中，研究人员描述了一种通过利用InGaN材料中预先存在的缺陷来制造铟浓度高得多的InGaN量子点的实用方法。
在这个过程中，材料中天然存在的位错凝聚而成的所谓V型坑，直接形成了富铟量子点，即可以发出波长更长的光的材料岛。通过在传统硅衬底上生长这些结构，进一步消除了对图案化或非传统衬底的需要。研究人员还以高空间分辨率绘制了InGaN量子点的组成，首次提供了对其形态的视觉确认。
除了量子点的形成，堆垛层错(另一种固有的晶体缺陷)的成核进一步促进了更长波长的发射。
聪明的研究生、这篇论文的主要作者钟景阳(Jing-Yang Chung)表示:“多年来，该领域的研究人员一直在试图解决InGaN量子阱结构中固有缺陷带来的各种挑战。在一种新颖的方法中，我们转向设计一种纳米坑缺陷来实现InGaN量子点的直接生长平台。因此，我们的工作证明了新的富铟结构使用硅衬底的可行性，不仅解决了目前长波长InGaN光发射机效率低的挑战，还缓解了衬底昂贵的问题。”
这样，SMART的发现代表了克服InGaN在产生红色、橙色和黄色光方面效率低下的问题的重要一步。反过来，这项工作可能有助于在未来开发由单一材料组成的微型LED阵列。
* * *的李和作者兼首席研究员西尔维娅年级？ak博士补充道:“我们的发现对环境也有影响。例如，这一突破可能会导致更快地淘汰非固态照明光源——如白炽灯——甚至是目前的磷酸盐涂层蓝色InGaN LED，并采用全固态混色解决方案，这将导致全球能源消耗大幅减少。”
SMART首席执行官兼LEES首席研究员尤金·菲茨杰拉德(Eugene Fitzgerald)表示，“我们的工作也可能对半导体和电子行业产生更广泛的影响，因为这里描述的新方法遵循标准的工业制造程序，可以被广泛采用并大规模实施。在更宏观的层面上，除了InGaN可能带来的节能生态效益，我们的发现还将有助于该领域继续研究和开发新的高效InGaN结构。”