LED（发光二极管）是一种能将电能转化为可见光的半导体器件，凭借其节能无污染的特点已运用于多个行业的照明领域中。
虽然节能荧光灯泡的能耗只有白炽灯泡的25%，但LED灯比节能荧光灯泡效率还要高得多。随着研究的深入，LED的能效还可以进一步提高。一些LED已经在诸如闪光灯和交通灯等领域得到了广泛的应用。
本期工程科技版继上期“绿色IT”后，再将这一技术介绍给大家。
普渡大学的教授Timothy Sands（左）所领导的团队发明了一种以硅为基础的发光二极管，这种方法可以降低制造白光LED的成本。
LED（发光二极管）是一种能将电能转化为可见光的半导体器件，凭借其节能无污染的特点已运用于多个行业的照明领域中。
LED的性能要优于节能荧光灯泡。发光二极管不仅能耗低、寿命长，更重要的是它不含有毒物质——水银。但是，对于一般白光照明场合，发光二极管价格昂贵，要被市场广泛接受还有很长的路要走。据7月29日美国《技术评论》杂志报道，美国普渡大学的研究人员在制作低成本白光LED的道路上迈出了重要的一步。
LED是一种在外加电压下能发射光子的半导体器件。要获得白光LED，至少需要一个能够发出蓝光（蓝光经过过滤或者与红色和绿色LED结合可以得到白光）的LED器件。目前商用LED都是用蓝宝石衬底上生长的氮化稼材料制作的，成本比较高。普渡大学的研究人员发现了一种在硅上先淀积金属进而研制蓝光氮化稼LED的方法。
据了解，这样做有几大优点。与蓝宝石相比，大尺寸硅更容易获得，价格更便宜。硅导热能力更强、散热更有效，因而可以在LED器件产品中得以保留，保证LED灯可以有更长的寿命和更高的效率。由于蓝宝石是一个不良的热导体，以其为衬底生长出的LED不得不被剥离并转移到其他的热沉上。“这是成本很高的工艺步骤。”负责这项研究的美国普渡大学Birck纳米技术中心主任Timothy Sands表示。
虽然Sands说，因为该器件还没有完全制造出来，他不能确定所节省的成本到底有多少，但是因为硅低廉的价格和大规模生产的能力足以让他信心十足地预测用他们的方法制作的LED肯定要比使用蓝宝石便宜得多。此外，其他如更好的散热能力和反射率等方面的改进也能够进一步提高LED器件的性能。目前，研究人员尚未提供该器件与目前的LED相比其效率和输出功率等详细的数据。Sands认为，用更廉价的白光LED取代常规的灯泡可以为节能技术带来深远的影响，这一点最令人激动。
普渡大学的研究人员是通过引入金属层的技术而获得成功的。硅吸收蓝光或者绿光，不利于LED器件输出功率的提高，Timothy Sands的团队给硅镀上了一层氮化锆作为反射层，可以提高器件的出光效率。为了解决氮化锆与硅发生反应进而使LED性能退化这一问题，他们在硅和氮化锆之间制备了一层氮化铝。氮化铝可以抑制氮化锆与硅之间的反应。这样处理之后就可以进一步生长LED所需的氮化稼材料了。
美国加州大学圣芭芭拉分校固态照明中心副主管Steven DenBaars认为：“这是一个有趣的材料创新。不过，它仍有很长的路要走。”
另一个有待解决的主要问题是硅衬底上生长的器件结构的龟裂问题。硅上生长的LED结构在降温的过程中会龟裂，因为硅的冷缩速度远没有氮化稼层快。不过，Sands相信，这个问题很容易解决，他们的器件制备技术已经作好了产业化的准备。他希望，未来能够将该技术授权给某家公司，以便在生产阶段进一步将之完善。他强调，未来几年内，基于这项技术的LED一定可以商业化生产。
据悉，目前很多公司都在尽力改善白光LED器件的性能。在这些公司中，通用电气和飞利浦公司已经开始销售在高端建筑和商业应用方面普遍采用的白光二极管。
