英国Sheffield大学的工程师门制作出了一种新颖的纳米棒阵列，通过一种“相干的”纳米腔效应实现了LED发光效率的大幅度提升。

　　采用这种纳米结构可以将其内量子效率提升88倍，这将有望用来提高绿光LED的性能。

　　由于量子局限Stark效应（QuantumConfinedStarkEffect,QCSE），如今的绿光LED的发光效率已经远低于对应的蓝光LED。绿光LED的核心是一个高In含量的InGaN量子阱，其周边是一个GaN势垒层。由于它们之间存在显著的晶格失配，这些在原子间距上的不同会在异质结构中造成应变，将会产生一个很强的内建电场，使得电子和空穴产生分离而降低了LED的发光效率。

　　TaoWang说道：“我们先前的研究工作已经证实了纳米棒结构可以实现明显的应变释放作用，减少QCSE效应并提升LED器件的发光性能”。他还说明了最近通过引入一种相干的纳米腔效应，在绿光光谱区量子效率的提升上获得了突破性的进展。

　　为了实现这个设想，该研究团队仔细地选择了纳米棒的直径及其阵列的几何形状。这样做的原因是：如果这些直径小于300nm的纳米棒被相互隔离开，或者它们的排列方式不能激发出相干纳米腔效应，那么这种效应将仅会出现在深紫外的光谱区中。

　　用于形成纳米棒阵列的多量子阱结构是由五个2nm厚的InGaN量子阱夹在两个9nm厚的InGaN势垒层中间，在其表面淀积氧化硅纳米球，再对此结构进行选择性刻蚀来制作出高度为350nm的纳米棒阵列（见图）。

　　纳米棒阵列是由以下步骤制备：沉积二氧化硅层、旋涂纳米球、刻蚀样品以及之后用氢氟酸去除纳米球。

　　该研究团队利用这种方法制作了一系列的结构。在所有的样品结构中，各个纳米盘之间的间距皆为274nm，但是纳米球具有不同的直径，分别是270nm、250nm、235nm、205nm、160nm和145nm。

　　采用375nm激光来激发这些纳米棒结构以产生光致发光现象，直径为205nm的纳米棒样品具有最大的光荧光强度。增强因子是定义为纳米棒样品和原始生长样品之间在内量子效率上的比率，在12K温度下的该增强因子的测量值为88。利用具有时间分辨的荧光光度法来对这些样品结构进行了仔细研究，直径为205nm的纳米棒样品具有最短的发射寿命和最高的自发发射率，这些结果验证了在这个样品结构中确实存在着纳米腔效应。

　　为了获得效率更高的商用绿光LED，该团队还需开发一种新方法，以在纳米结构的表面上形成高质量的p型接触。然而，根据Wang的说法，他们还需要采用一种新的方法来制备纳米棒阵列，以在整个晶圆范围内都能保持其高度的一致性，他说道：“纳米压印和电子束光刻都可能是备选工艺方案，但是两者的成本都太高”。

　　绿光LED制造商可能会追求更高的增强因子，但是这种可能并不大，因为这还依赖于外延片本身的质量。

　　Wang表示：“如果初始晶圆本身的光学性能就很优异，那么其增强因子就不会这么高”，“因此这项技术特别适用于绿光发射LED的制造，因为绿光LED现在的光学性能还远未能令人感到满意”。