纳米棒外层耦合金天线，两者通过TiO₂相互隔离，并嵌入在环氧树脂中，这样能大大提高InGaAsP的自发发光。

（来源：劳伦斯伯克利国家实验室能源系）

伯克利的研究人员开发了一种纳米尺寸的、可以显著增强来自原子、分子和半导体量子点的光的自发辐射的光学天线。这为发光二极管（LEDs）替代激光器用于短程光通信，包括用于微芯片的光学互连，和许多其它潜在的应用开启了大门。

“自从激光问世以来，和受激发光相比，自发发光一直不被看好。”伯克利实验室材料科学部的电气工程师Eli Yablonovitch说。“然而，在合适的光天线的帮助下，自发辐射比受激辐射传递更快。”

Yablonovitch同时受聘于美国加州大学伯克利分校，在这里他带领美国国家科学基金会中心高能效电子科学，他是伯克利Kavli能源纳米科学研究的一员。他带领的团队使用由金制成的外置天线，将砷磷化铟镓制成的纳米棒的自发发光提高了115倍。这已经非常接近自发辐射和受激辐射速度差的里程碑：200倍。当速度差达到了200倍，自发辐射速率将超过受激辐射。

“有了光学天线，我们相信在保持发光效率超过50%的前提下自发辐射速率提高2500倍是可能的，” Yablonovitch说。“将芯片上的导线换成LED天线将会导致更快的互联互通和更强大的计算能力。”

该研究的结果发表在《国家科学科学院院刊》，题为“光学天线助力自发发光。” Yablonovitch和加州大学伯克利分校的Ming Wua是通讯作者。合作者包括Michael Eggleston, Kevin Messer 和Liming Zhang。

在高科技领域，激光器无处不在，同时也是高速光通信的主力军。然而，激光器在短距离通信方面会消耗过多的能量，通常占用太多的空间。LEDs会是一个不错的替代选择，但是受限于自身的自发发光速率。

“由于分子作为自己的天线太小，导致分子大小的辐射器的自发辐射会衰减多个数量级。” Yablonovitch说。“加快这些自发辐射的关键是将辐射分子与一个半波长天线耦合。尽管我们已经拥有无线电天线120余年，但是我们忽略了光学天线。有时候伟大的发现正在看着我们、等着我们去发现。”

对于光学天线，Yablonovitch和他的同事使用了一个拱形的天线配置。方形InGaAsP纳米棒表面覆盖了一层二氧化钛，使纳米棒和沉积在纳米棒外层作为天线的金导线相互隔离。作为自发光辐射材料的InGaAsP半导体已经被广泛用于红外激光通讯和光子探测器。

除了短距离通讯，使用LEDs的光学天线在光子探测器方面也有重要应用。光学天线也可以用于图像、生物传感器和数据存储等方面。

该研究工作是在E3S、美国科研空军办公室和美国科学能源办公室的资助下完成的。

 

新材料在线编译整理—— 翻译： 杨超

LED企业奖项设置：

http://www.xincailiao.com/plus/list.php?tid=118&jx=1&lb=1000

欲知更多详情，请点击：

http://www.xincailiao.com/html/huodong/haocailiao/introduce/