LED照明的神圣目標(biāo)就在于以最高能效與最佳成本效益的方式實(shí)現(xiàn)白光,，而這也一直是制造商和學(xué)術(shù)界之間最熱門的討論話題,。

　　傳統(tǒng)的途徑包括頻率向下反轉(zhuǎn)、結(jié)合高能量的藍(lán)光LED或近紫外線頻段,，以及具有不同波長的熒光粉,。

　　相較于原始的發(fā)射器(以熒光粉覆蓋的LED),，這種途徑通常以較低的量子效率模擬不完全的白光光譜。熒光粉的壽命有限也對于白光的整個產(chǎn)品生命周期帶來負(fù)面影響,。

　　其他的解決方案結(jié)合了以不同峰值波長發(fā)射的多個LED芯片,，然而，同樣無法為真正白光帶來自然連續(xù)的發(fā)光過程,。

　　香港大學(xué)(University of Hong Kong)的研究人員則看好可從單晶LED中取得寬帶白光,。在最近發(fā)布于《ACS Photonics》期刊中的“寬帶InGaN LED單芯片”(Monolithic Broadband InGaN Light-Emitting Diode)一文中，研究人員發(fā)表可在藍(lán)寶石基板生長高銦含量氮化銦鎵型氮化鎵(InGaN-GaN)量子阱(QW)結(jié)構(gòu)的結(jié)果,。

　　研究人員接著使用硅膠納米粒子組合作為屏蔽層,，為整個堆棧進(jìn)行蝕刻，在整個LED芯片上留下納米柱圖案組合,，范圍包括從直徑約150nm的納米尖端到直徑約7μm的微碟型共振腔,。

　　納米結(jié)構(gòu)流程采用分散的硅珠：

　　(a, b) 納米屏蔽用于干式蝕刻；

　　(c)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)分布的納米尖端組合,；

　　(d)接著再進(jìn)行平面化

　　由于生長的InGaN-GaN量子阱結(jié)構(gòu)遭受晶格不匹配導(dǎo)致的應(yīng)變影響,，因而必須利用整個納米尖點(diǎn)與微碟的不同應(yīng)變分布。這種現(xiàn)象稱為量子局限史塔克效應(yīng)(QCSE),，其蜂值波長受到應(yīng)變誘導(dǎo)的壓電場影響,，從而降低了有效的隙能量，導(dǎo)致發(fā)光頻譜的紅色色移,。透過InGaN-GaN QW堆棧的納米級結(jié)構(gòu)釋放這一應(yīng)力,，可望部份緩解這種色移情形。

　　在大約80nm波長發(fā)射的納米尖點(diǎn),，比生長構(gòu)的更短,，但在575nm標(biāo)準(zhǔn)波長下的相同芯片，發(fā)更大的7μm 微碟,。

　　研究人員為單晶LED進(jìn)行納米制圖,，并混搭應(yīng)變InGaN-GaN QW的較長波長以及應(yīng)變納米端(Nano-tips)的較短波長光源。

　　(a)無熒光粉的白光LED單芯片,，結(jié)合了不同面向的米結(jié)構(gòu)數(shù)組,，在進(jìn)行平面化(c)之前以及之后的(b)制造結(jié)構(gòu)的SEM影像圖

　　所取得的芯片可同步發(fā)射在每一納米結(jié)構(gòu)流程中隨機(jī)分布的藍(lán)光、綠光與黃光,。

　　納米結(jié)構(gòu)的單晶LED特寫照片顯示不同的藍(lán),、綠與黃光。整個芯片尺寸約1x1mm

　　目前這一研究仍僅止于概念驗(yàn)證階段,，但研究人員在其研究報告中說明,，他們希望能使用電子束或納米壓印等精確的納米制圖技術(shù),，進(jìn)一步提高光與頻色分布的均勻一致性。此外,，調(diào)整納米尖端與微碟的相對濃度,，也可以在整個色域上調(diào)整發(fā)光度，從而使用多個,不同尺寸的納米尖端(每一個都具有不同程度的應(yīng)變-松弛)達(dá)到更具連續(xù)性的發(fā)光效率,。