纳米尺度下的神奇应用：LED、激光LD与量子点

量子局限效应最明显的特征是纳米材料的尺寸愈小时，材料发光能量愈强，能量越强表示发光的波长愈短（蓝色），这个现象称为「蓝移（blue shift）」。

如图三所示，不同颜色的光波长不同，光的波长就是颜色，在可见光中红光的波长最长，绿光次之，蓝光最短，换句话说，当纳米材料的尺寸大，发光的能量较低，颜色为红光（波长最长）；当纳米材料的尺寸变小，发光能量变强，颜色为绿光（波长次之）；当纳米材料的尺寸更小，发光能量更强，颜色为蓝光（波长最短）。

二、LED与LD外延最关键的发光层：纳米薄膜与量子井

1、种类与特性

二维的纳米结构称为「纳米薄膜（Nano thin film）」，泛指厚度在100nm以下的薄膜，如图四（a）的LED结构所示，由于半导体材料具有特别的光电特性，因此常见的纳米薄膜大多是使用半导体材料制作而成，例如：硅、砷化镓、氮化镓或磷化铟等，具有优越的光电特性，可以应用在光电科技产业。

当我们将许多层不同材料的半导体纳米薄膜重迭在一起时，可以形成「量子井（Quantum well）」，例如：在砷化镓晶圆上分别成长砷化镓、砷化铟镓、砷化铝镓的纳米薄膜或是在蓝宝石上成长氮化镓、氮化铟镓、氮化铝镓的纳米薄膜，都是属于量子井结构，如图四（b）的量子井LED发光层结构所示，研究 显示 具有量子井结构的 LED发光二极管 或LD激光二极管元器件具有更好的发光效率。