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近日， 日本大阪大学与立命馆大学研究人员的研究证明，在半极性晶面上生长掺铕氮化镓（Eu-doped GaN），可显著提升红光发射性能，这种方法能够选择性地促进高效铕发光中心的形成，使得红光发射强度比传统极性面生长的材料高出3.6倍以上。

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半极性掺铕氮化镓高亮度红光发光器件示意图（图片来源：大阪大学）

含铕（Eu）元素的氮化镓材料被认为是理想的红光LED光源。铕元素的内部结构非常特殊，其发出的红光不仅色彩极其纯正，而且不容易偏色，即便器件长时间运行波长也很稳定。

过往，科学家常在传统的极性晶面上生长这种红光材料。但这种方式易导致铕元素在内部形成很多低效的发光点，导致最终红光LED发光较暗。

对此，日本研究团队更换思路，改变了晶体生长的角度，在倾斜半极性晶面上培育这种材料，实验结果显示，发光效率极低的无效结构消失，而高效发光结构的数量增多。

研究人员通过精密仪器分析发现，这种新的生长方式能让材料在生长过程中吸收更多的氧元素。

氧元素的加入起到了关键的“疏导”作用，促使铕元素排列成高效的发光结构。此外，这种新材料不仅在弱光下表现优秀，即便在加大电力的强光状态下，依然能保持稳定的高亮度，不会出现传统LED常见的效率衰减问题。

该研究为制造高亮度的红光LED指明了新道路。该研究的资深作者 Shuhei Ichikawa 教授表示，团队研究证明，仅仅改变晶体的生长面，就能催生出极其高效的发光结构。这是一条非常有潜力的技术路线，团队将继续优化工艺，早日将超高分辨率、广色域的全彩MicroLED显示器推向实际应用。

LEDinside整理

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