新型发光二极管有望带来效率显著提升

隆德大学的研究人员开发出了一种基于细分支纳米线的新型发光二极管，其效率和量产成本都可能优于现有技术。通过控制光在结构中的产生位置，研究人员减少了原本会限制可用光量的损耗。该研究发表在《纳米研究》期刊上。

让LED中被困的光逃逸出来

在传统发光二极管所用的材料中——比如大多数家庭使用的LED灯泡——很大一部分光由于所谓的全内反射而被困在材料内部。这种现象意味着，尽管光是在材料内部产生的，但只有一小部分能够透出来。

新设计旨在解决这一问题。该方法利用了这样一个事实：光是从中心纳米线延伸出的极细侧枝上发射出来的。

隆德大学固体物理学教授Magnus Borgstrom说：“如果结构做得足够薄——比光的波长还薄——光就无法以同样的方式被困在材料内部。理论上，这可以实现非常高的光输出。原则上，几乎所有的光都有可能被释放出来。”

在目前LED所用的材料中，如果不进行额外的表面处理，只有约4%的光能够发射出来。为了提高效率，人们会使用各种材料加工技术和方法来增加光的提取。如果这项新技术被证明成功，就有可能省去这些昂贵的工艺。虽然LED已经很便宜了，但对于工业生产而言，任何效率提升都很重要。

证明侧枝在发光

这项技术基于纳米线：中心核心用于注入电荷载流子，而发光发生在细侧枝中。通过将核心设计成自身不发光，研究人员得以证明光是在侧枝中产生的——而不是通过重新吸收核心的光。

固体物理学博士生、该研究合著者Yue Zhao说：“这对我们来说是一个重要的问题。我们的结果表明，光恰好在我们希望它产生的地方产生，这对该技术的可行性至关重要。”

早期前景可期，仍有缺陷待解决

尽管这项技术仍处于研究阶段，距离商用LED的效率还有很长的路要走，但研究人员看到了巨大潜力。一个优势是这些结构可以在纳米尺度上生产，这意味着使用的材料更少，长期来看制造成本可能下降。

研究团队正在继续努力提高效率。一个关键挑战是减少所用纳米结构中与表面缺陷相关的损耗。

Borgstrom说：“这项技术能够运行本身就是重要的第一步。现在的重点是优化材料和结构，以实现更高的效率。”

从长远来看，这项新技术有望带来更节能的光源，并对从公共照明到先进光电应用等各个领域产生影响。

相关链接：https://dx.doi.org/10.26599/nr.2026.94908799