德国与加拿大的研究人员利用大小不同的硅纳米微晶(silicon nanocrystal, ncSi) 成功制作出高效持久的发光二极管(light-emitting diode, LED)。他们能通过控制纳米微粒的颗粒尺寸，改变组件的发光颜色，从深红色调变为黄橘色。

 

目前二六族量子点发光二极管的制造大多使用如硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)与铅(Pb)等剧毒材料，相比之下，硅发光二极管(SiLED)较无这方面的危害。此外，拜量子尺寸效应(quantum size effect)之赐，研究人员仅须改变纳米微晶的大小，即可调控组件的发光颜色。较小的粒子会产生较短波长(625 nm)的黄橘光，较大的粒子则可发出长波长的红光(680 nm)。

 

此实验由德国卡尔斯鲁厄(Karlsruhe)理工学院与加拿大多伦多(Toronto)大学的研究人员所完成。团队成员Florian Maier-Flaig表示，先前的SiLED研究着重于近红外光与红光发光组件，他们的LED则能产生橘黄波段色光。事实上，此组件是第一个藉由改变纳米微晶尺寸而能发出橘黄色光的SiLED。分离不同尺寸的微粒也显著地提升了组件的使用寿命，在某些条件下可达至少40小时。此新型发光组件的颜色亦较不易受驱动电压的影响 。

 

此纳米微晶除了可发出橘黄色光外，也能用来制作所谓的“向下变换式红光磷光体”(down-converter red-emitting phosphor)以产生白光，后者目前是使用宽带的磷光体来制造，不过这类材料所发出的红光波段仍不足以产生暖白光，因此上述硅纳米微晶的登场提供了改良的契机。

 

Maier-Flaig说明，尽管此红光组件具有高达1.1%的外部量子效率及低至2V的启动电压，研究人员仍预计进一步改良此装置在较短波长部分的表现。他们计划藉由分子来功能化这些纳米微晶，所使用的分子可钝化纳米微粒表面并加强粒子间的电荷传输。这些方式甚至可能增加发光波长的调制频谱范围。详见Nano Lett. DOI: 10.1021/nl3038689。