科学家制成彩色高效硅基发光二极管

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据物理学家组织网2月18日报道，硅纳米晶体的尺寸仅为几纳米，却具有很高的发光潜力。现在，来自德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和加拿大多伦多大学的科研人员借助硅纳米晶体，成功制造出了高效的硅基发光二极管（SiLEDs），其不含重金属，却能够发射出多种颜色的光。相关研究报告发表在近期出版的《纳米快报》杂志上。

硅虽然在微电子和光伏产业占据着主导地位，但长期以来其却一直被认为不适合发光二极管的制造。然而，这在纳米尺度却并非正确，由成百上千的原子构成的微小硅纳米晶体能够产生光线，也具备成为高效光发射器的巨大潜力。迄今为止，硅基发光二极管的制造一直局限于红色的可见光谱范围和近红外线，因此制造可发出彩色光的二极管可谓绝对新颖。

KIT科学家发现，通过采用不同大小的单分散的纳米粒子，能够改变二极管所发出光的颜色。其可由深红色光谱区域调谐至橘黄色的光谱区域，外量子效率亦可达1.1%。值得一提的是，制成的硅基发光二极管具有令人惊讶的长期稳定性，这在此前从未实现过。操作组件寿命的增长是因为只采用了同一尺寸的纳米粒子，这能有效增强敏感的薄膜元件的稳定性，而可导致短路的过大尺寸粒子则被排除在外。

此款彩色硅基发光二极管还具有不含有任何重金属的优势。与其他使用硒化镉、硫化镉或硫化铅的研究小组不同，科研团队此次采用的硅纳米粒子完全不具毒性，而且地球上的硅储量丰富，成本低廉，更有利于硅基发光二极管的进一步发展。

此外，新型发光二极管惹人注目的方面亦在于其发光区域的同质性。研究人员表示，随着液态处理的硅基发光二极管或能以低成本大批量制成，纳米粒子“群体”也将进入新的领域，相关潜力将难以估计，而教科书上有关半导体元件的描述或许也将被改写。

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http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl3038689