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从纳米线研究中取得更便宜的LED

UC San Diego的工程师合成了一种长寻求的半导体材料,可以为廉价的新型发光二极管铺平道路,这可以根据Journcy的一篇新论文与当今广泛使用的氮化镓LED竞争。纳米字母

为了构建LED,您需要正电荷和带负电的半导体材料。在一个LED中,当电子迎接孔时,它落入较低的能级,并以光子的形式释放能量。UC圣地亚哥工程师合成氧化锌(ZnO)纳米级气缸,其运输正电荷。所谓的“P型ZnO纳米线”被赋予载有“孔”的正电荷,多年来一直是防止工程师从ZnO纳米线构建LED的缺失成分。相反,制造“n型”ZnO纳米线,其负电荷(电子)并不是一个问题。ZnO LED的起始材料和制造成本远远低于氮化镓LED的原料。

来自UCSD的Jacobs工程学院和UCSD和北京大学同事的电气和计算机工程教授,在纳米字母上在线发布的纸上报告了高质量P型氧化锌纳米线的合成。

“氧化锌纳米结构令人难以置信地研究,因为它们很容易制造。现在我们有P型氧化锌纳米线,LED和超越的机会是无穷无尽的,“王说。

王先生提出了P型ZnO纳米线的临时专利,他的UCSD实验室目前正在研究各种纳米级应用。

“氧化锌是一个非常好的光发射器。电动氧化锌单纳米线激光器可用作光学数据存储,成像和生物化学传感的高效纳米级光源,“王说。

为了使P型ZnO纳米线,工程师使用使用简单的化学气相沉积技术掺杂ZnO晶体,其比通常用于合成氮化镓LED的构建块的金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术昂贵。将磷原子添加到ZnO晶体结构上通过形成缺陷复合物来引入p型半导体材料,该缺陷复合物增加相对于自由电子的数量的孔的数量。

“氧化锌是宽带隙半导体并产生提供自由孔的p型掺杂杂质非常困难 - 特别是在纳米线中。宾翔在我的小组的日夜工作了一年多的时间来实现这一目标,“王说。

将来,王预计通过从溶液中制作p型和n型ZnO纳米线,甚至进一步降低成本。

多年来,研究人员一直通过锌和氧气制造电子丰的N型ZnO纳米线晶体。常规ZnO晶体结构中缺氧氧原子产生锌原子的相对过度达累,并给出半导体它们的n型导电性能。然而,缺乏P型ZnO纳米线阻止了各种ZnO纳米型的开发。

虽然高质量的p型ZnO纳米线之前还没有报道,但已有研究小组证明了ZnO薄膜中的p型导电,并制作了ZnO薄膜发光二极管。Wang解释说,使用ZnO纳米线而不是薄膜来制造LED将更便宜,并可能产生更高效的LED。

具有N-和P型ZnO纳米线 - 互补纳米线 - 也可用于各种应用,包括晶体管,闪铜,UV探测器,纳米液和显微镜。在闪光灯中,研究人员可以使用P型ZnO纳米线通过用磁性原子(例如锰和钴)掺杂ZnO,王解释来制备稀磁半导体。

依赖于ZnO半导体性质的晶体管现在也在地平线上。“纳米线中的p型掺杂将使互补的ZnO纳米线晶体管成为可能”,“王说。

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