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德國與加拿大的研究人員利用大小不同的矽奈米微晶(silicon nanocrystal, ncSi) 成功製作出高效持久的發光二極體(light-emitting diode, LED)。他們能藉由控制奈米微粒的顆粒尺寸，改變元件的發光顏色，從深紅色調變為黃橘色。
目前二六族量子點發光二極體的製造大多使用如硫化鎘(CdS)、硒化鎘(CdSe)與鉛(Pb)等劇毒材料，相較之下，矽發光二極體(SiLED)較無這方面的危害。此外，拜量子尺寸效應(quantum size effect)之賜，研究人員僅須改變奈米微晶的大小，即可調控元件的發光顏色。較小的粒子會產生較短波長(625 nm)的黃橘光，較大的粒子則可發出長波長的紅光(680 nm)。
此實驗由德國卡爾斯魯厄(Karlsruhe)理工學院與加拿大多倫多(Toronto)大學的研究人員所完成。團隊成員Florian Maier-Flaig表示，先前的SiLED研究著重於近紅外光與紅光發光元件，他們的LED則能產生橘黃波段色光。事實上，此元件是第一個藉由改變奈米微晶尺寸而能發出橘黃色光的SiLED。分離不同尺寸的微粒也顯著地提升了元件的使用壽命，在某些條件下可達至少40小時。此新型發光元件的顏色亦較不易受驅動電壓的影響 。
此奈米微晶除了可發出橘黃色光外，也能用來製作所謂的「向下變換式紅光磷光體」(down-converter red-emitting phosphor)以產生白光，後者目前是使用寬頻的磷光體來製造，不過這類材料所發出的紅光波段仍不足以產生暖白光，因此上述矽奈米微晶的登場提供了改良的契機。
Maier-Flaig說明，儘管此紅光元件具有高達1.1%的外部量子效率及低至2V的啟動電壓，研究人員仍預計進一步改良此裝置在較短波長部分的表現。他們計畫藉由分子來功能化這些奈米微晶，所使用的分子可鈍化奈米微粒表面並加強粒子間的電荷傳輸。這些方式甚至可能增加發光波長的調制頻譜範圍。詳見Nano Lett. DOI: 10.1021/nl3038689。 |