美國佐治亞(ya) 理工學院的研究人員利用氧化鋅納米線大幅提升了氮化镓發光二極管（LED）將電流轉化為(wei) 紫外線的效能。這個(ge) 裝置被認為(wei) 是首個(ge) 通過壓電—光電效應在壓電材料中產(chan) 生電荷，從(cong) 而使自身性能大幅提升的LED。相關(guan) 研究報告發表在近期出版的《納米快報》雜誌上。

通過在納米線上施加機械應變，佐治亞(ya) 理工學院的研究人員在其中製造了壓電電勢。該電勢被用於(yu) 調整電荷的傳(chuan) 輸，並加強LED的載子注入。這種壓電電勢對於(yu) 光電設備的控製被稱為(wei) 壓電—光電效應。這一效應可增加電子和空穴重新結合以產(chan) 生光子的速率，並通過提升發光強度和增加注入電流，加強設備的外部效能，使其提升4倍之多。

該校材料科學和工程係董事教授王中林表示，從(cong) 實際情況來看，這個(ge) 新效應可對光電過程產(chan) 生諸多影響，包括提升照明裝置的能源效率等。傳(chuan) 統的LED一般使用量子阱等結構囚禁電子和空穴，這需要兩(liang) 者長時間保持足夠靠近以進行重組。電子和空穴靠近的時間越長，LED裝置的效率就越高。雖然一般LED的內(nei) 部量子效率能達到80%，但傳(chuan) 統的單p-n結點薄膜LED的外部效率卻隻有3%。

新裝置內(nei) 的氧化鋅納米線構成了p-n結的n，氮化镓薄膜則可作為(wei) 其中的p。自由載子將被囚禁在這個(ge) 界麵區域內(nei) 。壓電—光電效應可在對設備施加0.093%壓應力的情況下，使發光強度提升17倍，令結點電流增強4倍，從(cong) 而使光電轉化率提高約4.25倍。而在合適外應力的作用下，新裝置的外部效率可達到#p#分頁標題#e#7.82%，大大超過了傳(chuan) 統LED的外量子效率。

研究小組製成的LED能發出波長約為(wei) 390納米的紫外線，但王中林教授認為(wei) 未來可延伸至可見光範圍，適用於(yu) 各類光電設備。目前，高效的紫外線發射器在化學、生物、航空航天、軍(jun) 事和醫療技術領域都有需要。

王中林教授還表示，此次研究開辟了利用壓電—光電效應調整光電設備的新領域。大幅提升LED照明設備的效率有望帶來可觀的能源節約，這對於(yu) 在綠色和可再生能源技術領域的應用而言十分重要，此外，這一發現還能應用於(yu) 其他由電場控製的光學器件上。