名古屋大学发现新方法 让LED更亮并保持效率

盖世汽车讯 在当代生活中，从智能手机到家用照明，发光二极管（LED）无处不在。但是，现有LED存在很大的局限性，当通过提升功率来增加亮度时，它们的效率就会降低。

（图片来源：名古屋大学）

据外媒报道，日本名古屋大学（Nagoya University）的研究人员找到了一种方法，可以让LED更亮并保持效率。这项研究有望降低生产LED的成本和环境影响，同时提高可见光通信和虚拟现实（VR）眼镜等应用的性能。

首席研究员Markus Pristovsek表示：“这项工作的创新之处在于更好地理解极化（polarization）所产生的影响，这是氮化镓/铟氮化镓（GaN/InGaN）层结构的固有特性，是产生光的必要因素。”

InGaN LED被视为目前全球最高效的光源，它们通常在低功率下工作，为了获得更亮的光，需要增加其功率。但是，提升LED的功率会使其效率降低。解决这一问题的一种方法是增加LED的面积。这可以提供更多的光，但需要使用更大的芯片。因此，人们从晶圆获得的LED更少，从而导致生产成本更高，而且对环境的影响更大。晶圆是由InGaN制成的薄而扁平的半导体材料，作为制造LED器件的基础，

研究人员可以通过倾斜InGaN层并将晶圆切割成不同的方向来减少效率下降，从而改变所得晶体的性质。这可以改变最重要的“极化”性质。人们已对低极化倾斜取向进行了超过15年的研究，但基于这些方向制造的InGaN LED始终表现出低于标准高极化LED一半的效率。

名古屋大学未来电子学综合研究中心（CIRFE）的Markus Pristovsek和Nan Hu通过研究发现，只有在与标准LED指向相同方向时，低极化才是有益的。利用这一发现，研究人员在低成本蓝宝石基板上以（10 -1 - 3）方向生长LED，这种取向具有较低的极化，但与标准LED的方向相似。这些（10 -1 - 3）LED在更高的功率下表现出更高的效率。

这一发现为制造商开发下一代LED技术提供了创新方法，例如用于移动设备和大屏幕电视的更高效、更明亮的微型LED显示屏。另外，在汽车和特种工业照明中，更高的电流密度能力有望实现新应用，而更快的开关速度可能在可见光通信技术和VR眼镜中找到应用。

Pristovsek表示：“未来的研究不太可能找到更好的取向，特别是在具有成本效益的蓝宝石基板上，因为只有两个倾斜方向适合它。然而，通过其他方法可以在蓝宝石甚至硅上制造缺陷更少的（10 -1 - 3）LED。但到目前为止，在蓝宝石或硅上实现的其他取向更差，要么本来就很粗糙，要么会增加极化量，要么存在错误的极化迹象。”