以水热法制造出白光LED的新发明

据台湾媒体报道,台湾的科学家最近以氧化锌(ZnO)/蓝光有机材料复合薄膜,制作出白光发光二极管(LED)。他们利用水热法 (hydrothermal method),成功地在蓝光有机发光薄膜上成长无机ZnO纳米柱(nanorod)数组。此技术有别于传统LED的外延制作方式,不仅方法简单且全程低温,对于未来发展白光光源极具吸引力。

　　一般白光发光二极管可分为无机及有机两类。过去无机白光发光组件的制作需考虑材料晶格匹配的问题,且需要高真空高温的制程设备,因此制造成本高昂;而有机白光发光组件在白光材料的开发上需要昂贵且复杂的化学反应,若是由三层RGB有机材料所组成的白光组件,还需顾虑到各层材料发光强度及寿命不一致的问题。

　　台湾大学光电所林清富教授与其博士生李俊育,利用低温的溶液制程技术,将n型无机ZnO纳米柱数组与p型蓝光有机材料成功整合成pn型白光发光二极管,此无机/有机复合薄膜同时具备ZnO高载子迁移率的优点,以及有机材料高荧光效率与可大面积制作的好处,没有不同材料晶格匹配的问题,也不需使用昂贵的真空与高温设备。

　　根据林清富教授实验室的研究,ZnO纳米柱在成长过程中会与有机薄膜产生键结,并生成Zn(OH)2,此为造成氧化锌表面发光的来源,因此当组件被施加偏压时,电子电洞对很容易在ZnO纳米柱表面/有机分子接口之间复合,产生涵盖大量氧化锌表面缺陷发光波长与蓝光有机材料发光波长的光子,因而得到白光。

　　该团队利用傅利叶红外光谱仪(Fourier-Transform Infrared Spectrometer, FTIR)观察发现,上述以水热法制作的ZnO/蓝光有机材料复合薄膜的频谱在氢氧基对应的3410 cm-1处有强烈的峰值,证明此复合薄膜确实含有大量的Zn(OH)2。