沙烏地阿拉伯阿布杜拉國王科技大學(King Abdullah University of Science and Technology;KAUST)與老國王科技城(King Abdulaziz City for Science and Technology;KACST)的研究人員提出了一種新穎的方法,能夠填補在基於多螢光粉的白光LED應用中常見因轉換效率不佳造成的「綠黃色差」(green-yellow gap)。

20161101 LED NT01P3 採用兩溫度步驟生長方法的元件結構SEM圖 (在奈米線中嵌入的Qdisks 電子顯微鏡圖)

在發佈於《ACS Photonics》期刊中的研究論文——“ True Yellow Light-Emitting Diodes as Phosphor for Tunable Color-Rendering Index Laser-Based White Light”中,描述一種以588nm發射的奈米線LED (NW LED),能夠在相容於CMOS製程的低成本鈦(Ti)薄膜/矽(Si)基板平台上生長。其緊密的奈米線層可生長達到9x109 cm^?2的表面密度,填充因子為88%。

20161101 LED NT01P2 元件結構顯示並排生長的多奈米線

每個奈米線p-i-n LED結構嵌入一個5層3nm厚的InGaN量子碟(Qdisk)堆疊而成的主動區域,各層之間並以10nm量子阻障層區隔開來。

在單獨操作黃光奈米線LED時,研究人員們在29.5 A/cm^2 (在0.5x0.5mm^2元件上約75mA)觀察到588nm的峰值發射以及約2.5V的低導通電壓,內部量子效率約39%,而且在達到29.5A/cm^2的注入密度以前,並不至於出現「效率降低」的情形。

接著,研究人員展示混合這種黃光以及紅、綠、藍雷射二極體的好處。在實際的設置時,使用RGB光束照射黃光奈米線LED,就像螢光粉一樣,並在反射配置中採用光散射層,在白光混合物中添加其黃光發射。

其結果是大約為6000K的相關色溫,以及達到87.7的顯色指數。

20161101 LED NT01P1 黃光奈米線LED

KACST固態照明技術創新中心主任暨電子工程教授Boon S. Ooi表示,這種方法的目標在於降低白光中的藍光強度,從而創造一種對於人眼更為友善的的溫暖白光,同時為基於雷射的固態照明(SSL)提供調諧色溫的新方法。「目前,我們已經針對這項技術提出了專利,」而這也暗示了未來的一些商機。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Nanowire LED fills the green-yellow gap in white light,by R. Colin Johnson)