“納米”作為材料黑科技，在半導體材料領(lǐng)域的熱度持續(xù)提升?！凹{米+LED”不僅橫掃照明領(lǐng)域，又開始在顯示領(lǐng)域掀起一波討論度。今天，為大家解讀納米棒LED技術(shù)在顯示領(lǐng)域的最新進展。

　　前言

　　美國伊利諾伊大學香濱分校與韓國電子與電信研究所、陶氏化學公司合作研究： 納米棒LED新技術(shù)，并在《科學》上發(fā)表。該納米棒LED將給顯示技術(shù)帶來革命性的改變。

　　該合作團隊研究能發(fā)射和檢測光的納米棒，這些納米棒可直接用于制造顯示器的像素點，同時展示極具吸引力的潛在應用：手機不用攝像頭就可直接捕捉畫面，以及可自供電的顯示器。

　　一、結(jié)構(gòu)原理

　　這支國際團隊采取混合使用三種不同類型的半導體來制作這些工程納米棒。

　　納米棒包含三種不同的半導體材料，第一種半導體在納米棒的頂端，被用作發(fā)射和吸收可見光的量子點。

　　其他 二種半導體則被用以制作納米棒的主體和外殼，主要功能是控制從量子點“流出”的電子和空穴。

　　構(gòu)成納米棒主體和外殼的半導體材料都具有不允許電子和空穴存在的禁帶。當兩個半導體與量子點接觸后，納米棒發(fā)射和檢測光的效率都大大提高。

　　在發(fā)光模式下：納米棒主體將電子有效傳遞給量子點，并阻止空穴的逆向流動。同時，外殼將空穴傳遞給量子點，并阻止電子的反方向流動。

　　在檢測光模式下：在光子產(chǎn)生電子——空穴對之后，納米棒主體捕捉電子，防止空穴逆流。同時，外殼半導體捕捉空穴，阻止電子反方向移動。

　　二、性能

　　1、作為LED時：納米棒必須注入正電荷和負電荷到量子點，使之發(fā)光（由納米棒主體傳遞電子，外殼傳遞空穴）。

　　2、作為檢測光時：必須捕捉光子撞擊量子點產(chǎn)生電子 ——空穴對，產(chǎn)生電流（由納米棒主體捕捉電子，外殼半導體捕捉空穴）。

　　3、極高響應速率：當這樣納米棒作為顯示器的像素點時，具有極高的響應速度，比現(xiàn)在顯示器刷新的頻率快三個數(shù)量級，因此這種顯示器將不存在任何“卡頓感”。

　　三、成果與問題

　　1、能帶結(jié)構(gòu)：該研究團隊設(shè)計的能帶結(jié)構(gòu)，不僅可以使發(fā)光效率成倍提高，并且可檢測光。

　　2、技術(shù)突破：該團隊攻克了將性能優(yōu)異的技術(shù)真正投入日常應用的難題，并完善制造工藝，這一成果發(fā)表在《Nature Communication》上。

　　3、大規(guī)模納米LED陣列：研究團隊采用一種膠體，可以通過特定的溶液操作來制造大規(guī)模納米LED陣列。另外，該納米棒LED可以采用旋涂技術(shù)涂覆到任何基板上，其面積達到平方米級別，便于大面積應用。

　　4、問題：目前只成功實現(xiàn)了紅色納米棒LED，綠色和藍色納米棒LED正在開發(fā)中。另外，如何將R、G、B三種納米棒LED有序排列在一起完成一個個完整的顯示點，還需解決。

　　四、潛在應用

　　1、“光保真通信”：手機不需要攝像頭就可捕捉畫面，而手機之間則可以只通過屏幕發(fā)射并檢測光來實現(xiàn)“光保真通信”（Light Fidelity 簡稱Li-Fi）。

　　2、自供電顯示器：通過大面積納米棒LED可檢測到光，自動收集光能量變?yōu)殡娔埽纬勺怨╇姷娘@示器。

　　3、柔性顯示屏及大面積屏幕：由于采用旋涂技術(shù)，并可涂覆到任何基板上，可以實現(xiàn)大面積納米棒LED陣列，將可應用到柔性顯示屏和大面積屏幕。

　　小結(jié)

　　有關(guān)顯示技術(shù)創(chuàng)新的報導不少，如石墨烯顯示、納米顯示技術(shù)等。這里介紹的納米棒LED技術(shù)，同時具有發(fā)光和檢測光的特性，從而可實現(xiàn)“光保真通信”和自供電顯示。如能產(chǎn)業(yè)化，將會顛覆顯示器產(chǎn)業(yè)的市場。