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LED材料新研究:单层砷烯和锑烯继石墨烯之后的下一个新贵?

发布日期:2015-04-09

OFweek半导体照明网讯 市面上能买到的LED灯,虽然耗电量仅为白炽灯的6%,使用寿命长达5万小时以上,但动辄十倍、数十倍的售价,使LED灯无法轻易走入寻常百姓家。笔者从南京理工大学了解到,学校近日取得的新型二维半导体研究进展,有望制造出新型材料,极大降低LED灯生产成本。

LED灯亮度高、低功耗、无辐射、不含有毒成分,而且在电网没有覆盖的地区,依靠太阳能就可以使用。在地球资源紧张、环境污染严重的今天,对全人类都具有非常重要的意义。LED基本结构是一块电致发光的半导体材料芯片,目前用于生产制作的主要材料是氮化镓。这种需要真空高温制备的半导体材料,价格高昂,是造成LED灯价格过高、无法推广的重要原因。

据该校纳米光电材料研究所曾海波所长介绍,成本低廉的新材料是目前国内外材料学界争相研发的重点。近年来,取材普遍的石墨烯等新性材料展现出卓越的性能,非常适合用于制造包括LED在内的信息、能源器件。然而,这些新材料也有致命的缺点——金属或半金属属性,而用于生产的材料必须具有半导体属性,如何改变这些材料的属性成了材料学界难以攻克的瓶颈。

南理工设计的新材料单层砷烯(Arsenene)和锑烯(Antimonene),只有一个原子厚,具备半导体属性。这种超薄材料稳定性强、性能优越,应用前景极为广泛。曾所长介绍,其实LED制造只是这种新材料应用的一个方面,对硅的取代将具有更大的应用价值。硅是目前计算机、手机芯片(集成电路)的主要制造材料,然而,随着现代科学技术的进步,集成电路上的晶体管密度越来越大,其密度的增加就越来越困难,硅材料即将达到其应用尺寸的极限,而二维新材料则突破硅的这一限制。比如现在很热门的谷歌眼镜、智能健康手环等柔性可穿戴设备,目前还依靠硅在制造,而新材料一旦用于应用,这些可穿戴设备不仅性能会突飞猛进,而且会更加轻薄小巧,价格也会更加亲民。 

文章来源:中国科学报





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