美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)的納米線專家制造了紫外發(fā)光二極管(LED)，由于采用了特殊類型的外殼，其光強(qiáng)度比基于更簡單外殼設(shè)計(jì)的同類LED產(chǎn)生的光強(qiáng)度高五倍。

紫外LED用于越來越多的應(yīng)用，如聚合物固化，水凈化和醫(yī)療消毒。微型LED也是視覺顯示器的關(guān)注點(diǎn)。NIST的工作人員正在試驗(yàn)基于納米線的LED，用于電子和生物應(yīng)用的掃描探針尖端。

新的更亮的LED是NIST在制造高質(zhì)量氮化鎵(GaN)納米線方面的專業(yè)技術(shù)的結(jié)果。最近，研究人員一直在試驗(yàn)由硅摻雜GaN制成的納米線核心，這種核心具有額外的電子，被鎂摻雜的GaN制成的殼體包圍，這些殼體具有多余的缺失電子的“空穴”。當(dāng)電子和空穴結(jié)合時(shí)，能量以光的形式釋放，這一過程稱為電致發(fā)光。

NIST集團(tuán)此前曾證明，LED產(chǎn)生的光歸因于注入殼層的電子與空穴重新結(jié)合。新型LED在殼層中添加了少量鋁，從而減少了電子溢出和光重吸收造成的損失。

正如納米技術(shù)雜志所述，更亮的LED由納米線制成，具有所謂的“引腳”結(jié)構(gòu)，三層設(shè)計(jì)可將電子和空穴注入納米線。向殼中添加鋁有助于將電子限制在納米線核心，使電致發(fā)光增強(qiáng)五倍。

“鋁的作用是引入電流的不對(duì)稱性，阻止電子流入殼層，這會(huì)降低效率，反而將電子和空穴限制在納米線核心，”第一作者M(jìn)att Brubaker說。

納米線測試結(jié)構(gòu)長約440納米(nm)，殼厚度約為40nm。最終的LED，包括外殼，幾乎大了10倍。研究人員發(fā)現(xiàn)，加入到制造結(jié)構(gòu)中的鋁量取決于納米線直徑。

集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)人Kris Bertness表示，至少有兩家公司正在開發(fā)基于納米線的微型LED，NIST與其中一家公司簽署了合作研發(fā)協(xié)議，以開發(fā)摻雜劑和結(jié)構(gòu)表征方法。研究人員已經(jīng)與掃描探針公司就他們的探針技巧中使用NIST LED進(jìn)行了初步討論，NIST計(jì)劃很快展示原型LED工具。

NIST團(tuán)隊(duì)持有美國專利8,484,756，該儀器將微波掃描探針顯微鏡與LED相結(jié)合，用于重要半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)(如晶體管通道和太陽能電池中的單個(gè)晶粒)的材料質(zhì)量的非破壞性，非接觸式測試。該探針還可用于蛋白質(zhì)去折疊和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物學(xué)研究。