在LED進(jìn)入大眾視野的幾年過程中，技術(shù)的進(jìn)步和人類需求的提高起到了絕大部分作用。即便是家用的沒有損壞的傳統(tǒng)照明，也逐漸被白光LED所取代。因?yàn)榘坠釲ED設(shè)備在功耗和照明的效果上有巨大的優(yōu)勢。

 

　　雖然LED產(chǎn)品普及到如此地步，但是仍然面臨這一個巨大的問題，就是制作LED的原材料稀土元素越來越少。為了解決這個問題，研究者正在研究一種避開稀土元素制作而成的全新的LED，用石墨烯改寫現(xiàn)在的白光LED技術(shù)。

 

　　目前的的白光LED，也稱為白光二極管，其白色光主要由單晶、多晶兩種方式實(shí)現(xiàn)。多晶的意思是由不同顏色的LED封裝在一起，通過顏色互補(bǔ)的方式顯示出白色光。而單晶的方式就比較簡單了，通過單一藍(lán)光LED和其表面黃色磷光體組成的，磷光體的黃光和藍(lán)光LED的混合，會讓視覺上有白光的效果。以上兩種工藝，都無法避開使用稀土元素。

 

　　最近，臺灣國立清華大學(xué)的研究者在《ACS Nano》上發(fā)表了一篇文章，其中指出研究者使用稀土元素以外的材料制作出了可以發(fā)白光的LED產(chǎn)品。這個LED以堿金屬鍶為基礎(chǔ)，搭建了金屬有機(jī)框架(MOF)，在MOF的上下分別結(jié)合了石墨烯等材料，構(gòu)成了可以直接發(fā)出白光的LED。

 

　　MOF是一種非常有前途的材料，它是由金屬離子和有機(jī)材料配合形成的。在過去的20年中，廣泛應(yīng)用做化學(xué)分離器、藥物輸送、氣體儲存、催化等領(lǐng)域。而在光電領(lǐng)域卻極難見到這個材料，因?yàn)镸OF一般多孔、導(dǎo)電性差。

 

　　在早期的研究過程中，可以發(fā)出白光的MOF基本是由不同種稀土元素復(fù)合在一起。為了解決以上問題，應(yīng)改用導(dǎo)電性能較好的元素，但同時這個元素也要能在激發(fā)下發(fā)射款頻段的光。研究者換用了有機(jī)配體，使用了堿土金屬鍶制備MOF材料。

 

　　在MOF表面，加上了透明電極石墨烯，提高了載流子遷移率，也不會特別影響光學(xué)性能。由于石墨烯優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，新型白光二極管的導(dǎo)熱性能更好。

 

　　在MOF材料外圍，研究者還組合了石墨烯、二氧化硅、氧化鋅。使其在電驅(qū)動可以發(fā)光。使用MOF材料來制造發(fā)光器件，給了人們一個全新的思路。

 

　　測試結(jié)果表明，作為發(fā)光器件，其光線的顯示范圍非常接近于自然光(圖中綠色點(diǎn))，作為半導(dǎo)體器件，其穩(wěn)定性也較好，在測試的兩個月期間，幾乎沒有性能下降。

 

　　在性能之外，這個材料的環(huán)保意義更加重要，由于新型LED沒有使用稀有元素，大量減少了稀土元素的使用量，稀土元素越來越少的現(xiàn)在，減少使用稀土元素非常重要。同時，這也能減少開采稀土元素所造成的環(huán)境污染。

 

　　新材料發(fā)射出的光線與自然光非常貼近，不會有強(qiáng)烈的藍(lán)色光出現(xiàn)。由于不用遮擋其他顏色光，發(fā)光效率得以大大提升。減少了電力的消耗，溫室氣體的排放量也會降低。

 

　　從常見的燈泡到電子設(shè)備中的液晶面板越來越多的設(shè)別開始使用LED作為光源，無論從資源的保護(hù)來講，還是從環(huán)境的保護(hù)來講，全新白光LED技術(shù)的出現(xiàn)都是極好的。