自由自在地变换颜色的技术

LED的构造

划时代性的成果

自由自在地变换颜色的技术

京都大学和以发光二极管（LED）著名的日亚化学的研究小组，成功地开发研制了白色及中间色等可以创造多种颜色的划时代性LED，今年1月份，在日本的英文科学杂志Applied Physics Express（APEX）上发表了这一研究成果。

能够发出白色及多彩中间色光线的LED。©京都大学工学研究科

LED的构造

LED是由正孔（电子缺损部分）多的P型半导体和电子多的N型半导体结合制成的，加上一定以上的电压之后，两个半导体的结合面发光。并且，与传统光源白炽电灯泡以及荧光灯相比，LED具有许多优点。

首先，耐用时间长，是白炽电灯泡的数十倍。消费电力少，只有白炽电灯泡的几分之一而已。此外，发热少，从加入电压到点亮之间的时间短。根据这些长处，LED首先用于显示电器产品使用状况的先导灯，道路的信号灯，大街上的灯光装饰等，利用范围不断扩大。

但是，颜色问题一直没有解决。LED为半导体单元本身发光，因此，颜色取决于使用什么样的半导体材料。为此，为了实现想要得到的颜色，从20世纪80年代便开始寻找适当的材料，90年代终于凑齐了光的三原色红、蓝、绿。还开发了橙黄、黄色和紫色等的LED。但是，很难得到这些颜色的中间色。

此外，显示白色的材料也没有找到，得到白色的方法有下列三种方法；（1）把发出红蓝绿三种原色光的LED以不同的强度同时点亮，（2）蓝色和黄色、绿色和红色等，成为辅助色的两个LED进行同样的做法，（3）把蓝色LED用特殊荧光体包起来。但是，前两种方法，分别调整LED的强度非常困难，第三种方法也有用荧光体能量损失大等难处。

两种堤坝形构造：高而窄的堤坝形，低而宽的堤坝形 ©京都大学工学研究科

划时代性的成果

京大和日亚化学的LED打破了这种状况，采用薄蓝宝石结晶为基板，在那上面使氮化镓结晶并形成左右对称呈堤坝样形状。以往的LED只有一个平整的面，从这个面上显示出一种颜色。而与之相比，此次的LED从堤坝状构造上面发出的颜色与侧面发出的颜色不同，把这两个颜色混合起来发出混合光线。

研究小组，此次分别制作了高而窄的堤坝形和低而宽的堤坝形两种，分别发出的光为，高的堤坝上面为红色，侧面为蓝色，低的堤坝上面为黄色，侧面为蓝色。通过变换两种堤坝构造的比率及配置，可以按照各种各样的比率混合红蓝黄三种颜色，从而实现白色以及多彩的中间色发光。

另外，由于不需要使用荧光体，能量效率高。如果这个LED可以实用化，除了扩展白色LED市场以外，还可以适应要求微妙色彩的外科手术用照明以及作为照相摄影用的光源等，可以发展到更多用途。