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麻省理工推出新款硅基LED 亮度提升十倍

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麻省理工推出新款硅基LED 亮度提升十倍

來源:OFweek半導體照明網


       近日,麻省理工研究團隊宣布,當前設計一款實用性非常強的硅基LED,它將采用正偏方法,相較于其他的硅基LED亮度提升10倍。
  
  本次研制的新款硅基LED采用了正偏方法,同時將LED中PN結的組合方式進行改變,成功將硅材料的光電能量轉換效率提高,進一步提升硅基LED的亮度,并降低了LED的制造成本。
  
  對于硅材料來說,這是人類使用最廣泛的材料之一,主要使用在制造半導體器件和集成電路領域中。不過由于硅材質的特殊性,始終沒有涉及至光學領域中,所以硅基LED一直沒有實現。
  
  發光二極管內的PN結包含一個P區和N區,這將決定二極管的發光效率。其中,N區內充滿受激的自由電子,P區則具備帶正電荷的空穴,吸引著P區的電子。隨著電子沖入空穴,電子能級驟降,便可以釋放出能量差。然而不同的半導體材料具備不同的電子和空穴的能量,因此所釋放出來的能量便具備一定的差異。
  
  目前應用較為普遍的氮化鎵、砷化鎵等材料屬于直接帶隙材料,常用于LED中,它的導帶最小值和價帶最大值具有同一電子動量,導帶底的電子與價帶頂的空穴可以通過輻射復合而發光,復合幾率大,發光效率高。
  
  而硅作為一種間接帶隙半導體材料,其導帶最小值和價帶最大值的動量值不同,它更傾向于將能量轉化為熱,而不是光,所以其轉換速度和效率都不如其他材料。
  
  而在今年,荷蘭埃因霍芬理工大學ErikBakkers領導的研究團隊采用VLS生長納米硅線成功研制一種新型的硅鍺合金發光材料,成功改善上述問題,并且通過該材料研制出一款能夠集成到現有芯片中的硅基激光器。該款激光器的研制成功,可能會在未來大幅降低數據傳輸的成本,并提高效率。
  
  而本次麻省理工團隊進一步提升了硅材質的使用概率,提出了一種N區和P區的新型連接方法,將N區和P區從傳統的并列排放改為垂直疊放,讓二極管內的電子及空穴遠離表面和邊緣區域,防止電子將電能轉換為熱量,從而提高發光效率。
  
  美國國家標準與技術研究院對該款新型硅基LED作出了評價:“如果你需要低效率、高能耗的光學器件,那么這款新型硅基LED很適合你。這款LED相較于市場現有產品,制造成本要低很多,更何況現有LED產品尚未集成到芯片上?!?br/>  
  麻省理工研究團隊的研究人員拉杰夫·拉姆表示,硅基LED的特性非常符合近程傳感的需求,并透露團隊將針對智能手機平臺研發一個用于近距離測距的全硅基LED系統。
  
  據悉,本次推出的新款硅基LED在IEEE國際電子器件大會上進行展示,并且將在近程傳感方面有更加廣泛的應用場景。同時,麻省理工研究團隊還準備將此款新款硅基LED集成至CMOS芯片之中,并交于格羅方德在新加坡進行生產。
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