科学家们建立了一个更好的纳米镜头LED - 一个微小的明亮的光，可以转变为激光

FIN LED像素设计包括发光的氧化锌翅片（紫色），隔离介电材料（绿色）和金属接触（黄色玻璃纤维纤维）。

新设计克服了长期的LED效率问题 - 并且可以转化为启动激光器。

由国家标准和技术研究所（NIST）开发的团队开发的发光二极管（LED）设计的新设计可能会持有克服光源效率的长期限制的关键。实验室中的微观LED展示的概念达到了鲜明度的显着增加，以及创造激光的能力 - 所有特征都可以使其在一系列大规模和小型化应用中有价值。

该团队还包括马里兰州大学的科学家，Rensselaer理工学院和IBM Thomas J. Watson Research Center，详细介绍了今天在同行评审期的期间的纸张上发表的文件。它们的设备显示出常规微型亚微米的LED设计的亮度100至1000次的亮度增加。

“这是一种制作LED的新架构，”NIST的巴巴克尼科巴克说，他们构思了新的设计。“我们使用与传统LED相同的材料。我们的差异是他们的形状。“

LED已经存在数十年，但明亮LED的发展赢得了诺贝尔奖，并迎来了一个新的照明时代。然而，即使是现代LED也有一个限制，使他们的设计师挫败。达到一点，喂养LED更多的电力使其更加明亮地发光，但很快亮度下降，使LED高效。由行业称为“效率下垂”，该问题掌握了在许多有前途的应用中使用的LED的方式，从通信技术杀死病毒。

这张照片显示了一种梳状阵列的翅片LED，其中一些是发光的（尖端的明亮点）。

虽然他们的新颖LED设计克服了效率下垂，但研究人员初始没有旨在解决这个问题。他们的主要目标是创建一个用于非常小的应用的微观LED，例如NIST和其他地方的科学家在追求的实验室技术。

该团队对闪耀的LED的一部分进行了全新的设计：与传统LED中使用的平面设计不同，研究人员用它们称为翅片的长，薄的氧化锌链中的光源。（长而薄的相对术语：每个翅片的长度约为5微米，延伸到平均人的头发宽度的十分之一。）他们的鳍阵列看起来像一个微小的梳子，可以延伸到大约1厘米或更多的区域。

“我们看到了翅片的机会，因为我认为它们的细长形状和大的侧面可能能够获得更多电流，”Nikoobakht说。“起初我们只想衡量新设计可以采取多少。我们开始增加当前和PD，直到它烧毁，但它刚刚变得更加明亮。“

他们的小说设计在紫罗兰和紫外线之间的边界之间的波长下发光，产生约100至1,000倍，因为典型的微小LED可以。 Nikoobakht将结果表征为重要的基本发现。

“面积小于平方米的典型LED闪烁着大约22个纳瓦的电力，但这可以产生高达20微米，”他说。“它建议设计可以克服LED效率的效率，以制作更明亮的光源。”

“这是我见过的最有效的解决方案之一，”南卡罗莱纳大学电气工程教授Grigory Simin说，他没有参与该项目。“社区多年来一直在工作，以提高LED效率，而其他方法通常具有技术问题，当应用于潜力计波长LED时。这种方法很好。“

这些团队在增加了当前的令人惊讶的发现。虽然LED首先在一系列波长范围内闪烁，但其相对宽的发射最终缩小到两个强烈紫色颜色的波长。解释很明确：他们的微小的LED已成为一个微小的激光。

“将LED转换为激光需要大量努力。它通常需要耦合一个导致的共振腔，使光反射围绕制作激光，“Nikoobakht说。“似乎鳍设计可以自己做整个工作，而无需添加另一个腔。”

对于不仅用于化学传感的芯片尺度应用，一个微小的激光对于芯片级应用，而且在下一代手持通信产品中，高清显示和消毒是至关重要的。

“这是一个重要的建筑块有很多潜力，”Nikoobakht说。“虽然这不是最小的激光器，这是一个非常聪明的激光。没有效率下垂可能会让它有用。“

参考：“通过巴巴克·汉克，罗宾·汉森，玉琴宗，阿米钦宗，迈克尔岛和杰瑞特·杰瑞夫（Michael Shur和Jerry Tersoff），Michael Shur和Jerry Tersoff，Michael Shur和Jerry Tersoff，Michael Shur和Jerry Tersoff的高亮度激光.2020 ：
10.1126 / sciadv.aba4346

该研究部分受到美国陆军合作研究协议的支持。