廉價(jià)高效的白光發(fā)光二極管問(wèn)世

　　近來(lái)，中國科學(xué)院長(cháng)春應用化學(xué)研究所研究員馬東閣領(lǐng)導的研究團隊，開(kāi)發(fā)出了一種利用廉價(jià)、類(lèi)似于塑料的有機材料制成的新型發(fā)光二極管(LED)。這種設計成簡(jiǎn)化的“串聯(lián)”結構的發(fā)光二極管可以發(fā)出兩倍于普通1LED的光——包括適合家庭和辦公室照明的白光。該項成果發(fā)表在最新一期的美國物理聯(lián)合會(huì )(AIP)出版的《應用物理雜志》上。

　　“這項研究很重要，這是由于它通過(guò)串聯(lián)結構實(shí)現了相當高效率的白光發(fā)光。”馬東閣認為。

　　從剎車(chē)燈到電腦顯示器，LEDs隨處可見(jiàn)，它們對環(huán)境更加友好，而且比其他類(lèi)型的燈更有效率。白熾燈讓電流過(guò)細金屬燈絲，后者變得熾熱從而發(fā)光。然而，只有5%的能量轉化成了光。其余部分以熱的形式被浪費。緊湊型熒光燈讓電通過(guò)燈管內的氣體，其效率高得多。它們通?？梢园?0%或更多的電能變成光。但緊湊型熒光燈也含有少量的汞蒸氣，這是一種環(huán)境毒物。

　　另一方面，LEDs是由薄的晶片物質(zhì)制成，兩邊被電極夾著(zhù)。當電流通過(guò)晶片時(shí)，它把電子從內部的原子中解放出來(lái)，留下了“空穴”。當一些游蕩的電子和空穴結合時(shí)，它們就制造出了一些光子。這些光子從晶片的一側以可見(jiàn)光的形式出現。這讓輸入能量的20%左右變成了光，甚至更多。LEDs也能在很小的空間中集中許多光。

　　然而，廣泛利用LED燈光的一個(gè)主要障礙正是這種光本身，發(fā)出單色光，如紅光的LED可以很容易地制造出，它們主要用于交通信號燈和自動(dòng)剎車(chē)燈等。而要制造出室內照明需要的自然白光和用于閱讀的光卻不是件容易的事情。LEDs可以通過(guò)混合藍、綠和紅光從而制造出白光，或通過(guò)讓有色光穿過(guò)一個(gè)濾鏡或者一個(gè)薄的磷層——受到激發(fā)時(shí)發(fā)出幾種顏色光的化學(xué)物質(zhì)，從而產(chǎn)生白光。不過(guò)，這種解決方案會(huì )大大增加成本。要想進(jìn)入更大的市場(chǎng)，科學(xué)家必須制造出能自身發(fā)出白光的廉價(jià)LEDs。

　　馬東閣帶領(lǐng)的研究團隊解決了這一問(wèn)題。首先，他們用類(lèi)似于塑料的碳基有機材料制成了1LEDs，而不是利用更昂貴的半導體材料，如鎵，后者也需要更復雜的制造過(guò)程。其次，他們首次證明了有機白光LED只需要單發(fā)光層就能運作，而不需要幾個(gè)復雜的層。此外，通過(guò)把兩個(gè)這種單層LED組成一個(gè)串聯(lián)單元，可以實(shí)現更高的效率。

　　“他們的LED能夠實(shí)現將近的顯色指數——好到幾乎足夠用于閱讀了。該領(lǐng)域的進(jìn)展預示著(zhù)有機LEDs的價(jià)格將進(jìn)一步下降。”研究者認為。

　　馬東閣及其同事的這項研究受到了中國科學(xué)院“百人計劃”、國家杰出青年科學(xué)基金、吉林省科研基金、長(cháng)春市科研基金、國家自然科學(xué)基金委員會(huì )創(chuàng )新研究群體科學(xué)基金以及科技部的資助。