市面上能買到的LED燈，雖然耗電量?jī)H為白熾燈的6%，使用壽命長(zhǎng)達(dá)5萬(wàn)小時(shí)以上，但動(dòng)輒十倍、數(shù)十倍的售價(jià)，使LED燈無(wú)法輕易走入尋常百姓家。筆者從南京理工大學(xué)了解到，學(xué)校近日取得的新型二維半導(dǎo)體研究進(jìn)展，有望制造出新型材料，極大降低LED燈生產(chǎn)成本。
LED燈亮度高、低功耗、無(wú)輻射、不含有毒成分，而且在電網(wǎng)沒(méi)有覆蓋的地區(qū)，依靠太陽(yáng)能就可以使用。在地球資源緊張、環(huán)境污染嚴(yán)重的今天，對(duì)全人類都具有非常重要的意義。LED基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料芯片，目前用于生產(chǎn)制作的主要材料是氮化鎵。這種需要真空高溫制備的半導(dǎo)體材料，價(jià)格高昂，是造成LED燈價(jià)格過(guò)高、無(wú)法推廣的重要原因。
據(jù)該校納米光電材料研究所曾海波所長(zhǎng)介紹，成本低廉的新材料是目前國(guó)內(nèi)外材料學(xué)界爭(zhēng)相研發(fā)的重點(diǎn)。近年來(lái)，取材普遍的石墨烯等新性材料展現(xiàn)出卓越的性能，非常適合用于制造包括LED在內(nèi)的信息、能源器件。然而，這些新材料也有致命的缺點(diǎn)——金屬或半金屬屬性，而用于生產(chǎn)的材料必須具有半導(dǎo)體屬性，如何改變這些材料的屬性成了材料學(xué)界難以攻克的瓶頸。
南理工設(shè)計(jì)的新材料單層砷烯(Arsenene)和銻烯(Antimonene)，只有一個(gè)原子厚，具備半導(dǎo)體屬性。這種超薄材料穩(wěn)定性強(qiáng)、性能優(yōu)越，應(yīng)用前景極為廣泛。曾所長(zhǎng)介紹，其實(shí)LED制造只是這種新材料應(yīng)用的一個(gè)方面，對(duì)硅的取代將具有更大的應(yīng)用價(jià)值。硅是目前計(jì)算機(jī)、手機(jī)芯片(集成電路)的主要制造材料，然而，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，集成電路上的晶體管密度越來(lái)越大，其密度的增加就越來(lái)越困難，硅材料即將達(dá)到其應(yīng)用尺寸的極限，而二維新材料則突破硅的這一限制。比如現(xiàn)在很熱門的谷歌眼鏡、智能健康手環(huán)等柔性可穿戴設(shè)備，目前還依靠硅在制造，而新材料一旦用于應(yīng)用，這些可穿戴設(shè)備不僅性能會(huì)突飛猛進(jìn)，而且會(huì)更加輕薄小巧，價(jià)格也會(huì)更加親民。
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