压电―光电效应可将LED效能提升4倍

　　通过在纳米线上施加机械应变，佐治亚理工学院的研究人员在其中制造了压电电势。该电势被用于调整电荷的传输，并加强LED的载子注入。这种压电电势对于光电设备的控制被称为压电―光电效应。这一效应可增加电子和空穴重新结合以产生光子的速率，并通过提升发光强度和增加注入电流，加强设备的外部效能，使其提升4倍之多。

　　该校材料科学和工程系董事教授王中林表示，从实际情况来看，这个新效应可对光电过程产生诸多影响，包括提升照明装置的能源效率等。传统的LED一般使用量子阱等结构囚禁电子和空穴，这需要两者长时间保持足够靠近以进行重组。电子和空穴靠近的时间越长，LED装置的效率就越高。虽然一般LED的内部量子效率能达到80%，但传统的单p-n结点薄膜LED的外部效率却只有3%。

　　新装置内的氧化锌纳米线构成了p-n结的n，氮化镓薄膜则可作为其中的p。自由载子将被囚禁在这个界面区域内。压电―光电效应可在对设备施加0.093%压应力的情况下，使发光强度提升17倍，令结点电流增强4倍，从而使光电转化率提高约4.25倍。而在合适外应力的作用下，新装置的外部效率可达到7.82%，大大超过了传统LED的外量子效率。

　　研究小组制成的LED能发出波长约为390纳米的紫外线，但王中林教授认为未来可延伸至可见光范围，适用于各类光电设备。目前，高效的紫外线发射器在化学、生物、航空航天、军事和医疗技术领域都有需要。

　　王中林教授还表示，此次研究开辟了利用压电―光电效应调整光电设备的新领域。大幅提升LED照明设备的效率有望带来可观的能源节约，这对于在绿色和可再生能源技术领域的应用而言十分重要，此外，这一发现还能应用于其他由电场控制的光学器件上。