紫外半導體(ti) 發光二極管在化學、生物、醫學和軍(jun) 事領域具有廣泛的應用，目前這種材料的內(nei) 量子效率雖然可達到80%，但外量子效率隻有3%左右。如今，基於(yu) 壓電光電子學效應，美國佐治亞(ya) 理工學院講席教授王中林帶領的課題組發明了一種新型高效紫外半導體(ti) 發光二極管，在合適應用作用下外量子效率可達到7.82%，其光發射強度、注入電流能力和電光轉換效率均成倍提高。新成果發表在8月在線出版的《納米快報》上。

王中林表示，新成果還可以擴展到從(cong) 紫外到紅外的整個(ge) 光譜範圍內(nei) 的由壓電材料製備的半導體(ti) 發光二極管，它們(men) 將在發光二極管、光電池和太陽能電流、人機界麵、納米機器人、微—納機電係統、人機交互等領域得到廣泛應用。

壓電光電子學是壓電效應、光子特性和半導體(ti) 特性三相耦合的一種效應，它通過應變引起的壓電勢來調節和控製電光過程，或者反過來利用電光過程調節和控製力的作用。該效應由王中林於(yu) 2009年首次發現。

王中林小組進一步把光引進壓電電子學器件，致力於(yu) 開發和研究力、電和光三相耦合器件。他們(men) 發現壓電效應可優(you) 化光電池，提高光探測器的靈敏度。而最近的研究表明壓電效應還可以顯著提高氧化鋅微納米線發光二極管的電子—空穴複合效率，從(cong) 而顯著提高發光性能。這些力、電、光三相耦合的研究構成了一個(ge) 全新的研究領域：壓電光電子學（piezo-phototronics）領域。據王中林介紹，力、電、光三相中的兩(liang) 相耦合比如光電、力電和光力耦合效應已經獲得了人們(men) 的廣泛關(guan) 注和大量研究，很多基於(yu) 這些耦合效應的新型納米器件被研製出來。而三相耦合是一個(ge) 遠比兩(liang) 相耦合複雜的係統，因此有更多有趣的具有重大研究價(jia) 值的效應需要人們(men) 去探索，更多的器件等待人們(men) 去開發。

研究人員將壓電光電子學效應應用於(yu) 紫外半導體(ti) 發光二極管性能的改造中。半導體(ti) 發光二極管的光發射由載流子的注入、複合和出射效率等決(jue) 定。薄膜型寬禁帶半導體(ti) 製備的紫外發光器件，其內(nei) 量子效應雖然可達到80%，但外量子效率隻有3%左右。王中林表示，這主要是由於(yu) 全反射限製的光出射效率比較低引起的。他和浙江大學的訪問學者楊青博士經過精心設計，在N型氧化鋅納米線襯底單根微納米線發光二極管中引入壓電勢，發現由壓電勢引起的界麵處的能帶改變會(hui) 形成載流子溝道，從(cong) 而將載流子捕獲在界麵附近，提高載流子的濃度和複合效率，進而提高器件外量子效率。他們(men) 製備的未加外應力的發光二極管的外量子效率達到1.84%。在固定電壓下，對器件施加0.093%的壓應力，可以使光發射強度和注入電流分別提高17倍和4倍，相應的電—光轉換效率提高4.25倍。合適應力作用下外量子效率達到7.82%，和納米線增強的複合量子阱LED效率相當，遠遠超過已報道的簡單p-n結納米線半導體(ti) 光發射二極管外量子效率。

王中林表示：“我們(men) 所發明的這些氧化鋅納米器件可整合成一個(ge) 自主發電、自動控製的智能納米係統；完全基於(yu) 氧化鋅納米線，我們(men) 能創建具有記憶、處理和感應能力的複雜係統，係統所需要的電能均取自外部環境。希望有一天，人類能將納米尺度的發電機、傳(chuan) 感器、光電子器件和邏輯運算器件有機地集成起來，實現自驅動和自主決(jue) 策的智能納米係統。