麻省理工推出新款硅基LED 亮度提升10倍

2021-02-20 11:30:36 admin 2

       麻省理工学院的研究小组最近宣布了一种非常实用的基于硅的LED的设计,与其他基于硅的LED亮度相比,它将采用正偏置方法,亮度高达10倍。此次开发的新型硅基LED采用正偏差法,改变了LED中PN结的结合方式,成功提高了硅材料的光电能量转换效率,进一步提高了硅基LED的亮度,降低了LED的制造成本。


      硅是用于制造半导体器件和集成电路的最广泛使用的材料之一。然而,由于硅材料的特殊性,它并未涉及光学领域,因此尚未实现硅LED。LED内部的PN结包含一个P和N块,这将决定二极管的效率。N区充满激发的自由电子,而P区具有带正电的空穴,从P区吸引电子。当电子涌入空穴时,其能级急剧下降,释放出能量差。但是,不同的半导体材料具有不同的电子和空穴能,因此释放的能量有所不同。


      目前,氮化镓,砷化镓等常用材料属于直接带隙材料,常用于LED。材料的最小导带值和最大价带值具有相同的电子动量,并且导带底部的电子和价带顶部的空穴可以通过辐射复合物发光,复合概率高发光效率高。作为间接带隙半导体材料,硅在最小导带值和最大价带值之间具有不同的动量值。它倾向于将能量转换为热而不是光,因此其转换速度和效率不如其他材料。


       今年,由荷兰埃因霍温科技大学的埃里克·巴克斯(Erik Bakkers)领导的团队成功地使用VLS开发了一种新型的硅锗合金发光材料,并开发了一种可以集成到现有芯片中的硅基激光器。这种激光器的成功开发可能会大大降低数据传输的成本,并在将来提高效率。而MIT团队为进一步提高使用硅材料的可能性,提出了一种N和P区域的新连接方法,将N和P从传统的平行并排垂直堆叠,让二极管的电子和空穴远离该区域的表面和边缘,以防止电子将电能转化为热量,从而提高发光效率。


      美国国家标准技术研究院说:“如果您需要低效率,高能耗的光学器件,那么这款新型硅LED非常适合您。“与市场上尚未集成到芯片中的现有产品相比,制造成本要便宜得多。”麻省理工学院研究小组的研究员拉杰夫·林说,硅LED功能非常适合短距离感应,并透露该团队将开发一种全硅LED系统,用于智能手机平台的短距离探测。


      据悉,新的基于硅的LED的发布将在IEEE国际电子设备大会上展出,并将在短程传感领域中有更广泛的应用。麻省理工学院的团队还计划将新的基于硅的LED集成到CMOS芯片中,以在新加坡Grofonde生产。


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