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近來，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所研究員馬東閣領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出了一種利用廉價(jià)、類似于塑料的有機(jī)材料制成的新型發(fā)光二極管（LED）。這種設(shè)計(jì)成簡化的“串聯(lián)”結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管可以發(fā)出兩倍于普通1LED的光--包括適合家庭和辦公室照明的白光。該項(xiàng)成果發(fā)表在最新一期的美國物理聯(lián)合會（AIP）出版的《應(yīng)用物理雜志》上。
“這項(xiàng)研究很重要，這是由于它通過串聯(lián)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)高效率的白光發(fā)光”馬東閣認(rèn)為。
從剎車燈到電腦顯示器，LEDs隨處可見，它們對環(huán)境更加友好，而且比其他類型的燈更有效率。白熾燈讓電流過細(xì)金屬燈絲，后者變得熾熱從而發(fā)光。然而，只有5%的能量轉(zhuǎn)化成了光。其余部分以熱的形式被浪費(fèi)。緊湊型熒光燈讓電通過燈管內(nèi)的氣體，其效率高得多。它們通常可以把20%或更多的電能變成光。但緊湊型熒光燈也含有少量的汞蒸氣，這是一種環(huán)境毒物。
另一方面，LEDs是由薄的晶片物質(zhì)制成，兩邊被電極夾著。當(dāng)電流通過晶片時(shí)，它把電子從內(nèi)部的原子中解放出來，留下了“空穴”。當(dāng)一些游蕩的電子和空穴結(jié)合時(shí)，它們就制造出了一些光子。這些光子從晶片的一側(cè)以可見光的形式出現(xiàn)。這讓輸入能量的20%左右變成了光，甚至更多。LEDs也能在很小的空間中集中許多光。
然而，廣泛利用LED燈光的一個(gè)主要障礙正是這種光本身，發(fā)出單色光，如紅光的LED可以很容易地制造出，它們主要用于交通信號燈和自動剎車燈等。而要制造出室內(nèi)照明需要的自然白光和用于閱讀的光卻不是件容易的事情。LEDs可以通過混合藍(lán)、綠和紅光從而制造出白光，或通過讓有色光穿過一個(gè)濾鏡或者一個(gè)薄的磷層--受到激發(fā)時(shí)發(fā)出幾種顏色光的化學(xué)物質(zhì)，從而產(chǎn)生白光。不過，這種解決方案會大大增加成本。要想進(jìn)入更大的市場，科學(xué)家必須制造出能自身發(fā)出白光的廉價(jià)LEDs。
馬東閣帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)解決了這一問題。首先，他們用類似于塑料的碳基有機(jī)材料制成了1LEDs，而不是利用更昂貴的半導(dǎo)體材料，如鎵，后者也需要更復(fù)雜的制造過程。其次，他們首次證明了有機(jī)白光LED只需要單發(fā)光層就能運(yùn)作，而不需要幾個(gè)復(fù)雜的層。此外，通過把兩個(gè)這種單層LED組成一個(gè)串聯(lián)單元，可以實(shí)現(xiàn)更高的效率。
“他們的LED能夠?qū)崿F(xiàn)將近的顯色指數(shù)--好到幾乎足夠用于閱讀了。該領(lǐng)域的進(jìn)展預(yù)示著有機(jī)LEDs的價(jià)格將進(jìn)一步下降?！毖芯空哒J(rèn)為。
馬東閣及其同事的這項(xiàng)研究受到了國家杰出青年科學(xué)基金、吉林省科研基金、長春市科研基金、國家自然科學(xué)基金委員會創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金以及科技部的資助。
（轉(zhuǎn)自2009年4月14日科學(xué)時(shí)報(bào) 作者：張巧玲）
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