纳米颗粒可以激发更好的发光二极管，隐形斗篷。

在一个提前，可以提高50%的LED照明效率甚至铺路隐身装置，密歇根大学的一组研究人员已经开发出一种辣椒金属纳米粒子半导体新技术。

分子束外延装置的主大厅内部，密歇根大学的工程研究人员用来制造先进的纳米颗粒注入氮化镓半导体。半导体可以增加多达50%个LED的效率，甚至导致隐身装置。图片来源：Joseph Xu，密歇根工程

这是第一种能够在半导体表面和下方廉价生长金属纳米颗粒的技术。这一过程在制造过程中几乎没有增加成本，其改进的效率可以使制造商在成品中使用更少的半导体，从而降低成本。

金属纳米粒子可以通过多种途径提高发光二极管的效率。它们可以充当微小的天线，改变和重定向通过半导体的电，将更多的光线转化为光。它们还可以帮助反射出设备的光，防止它被困在里面并被浪费。

的分子束磊晶装置用来使纳米粒子注入氮化镓半导体的主要生长室。半导体可以增加多达50%个LED的效率，甚至导致隐身装置。图片来源：Joseph Xu，密歇根工程

该工艺可与用于LED照明的氮化镓一起使用，也可提高包括太阳能电池在内的其他半导体产品的效率。这项研究发表在《应用物理学杂志》上。

“这是一个无缝的加入到制造过程，这是什么使得它如此令人兴奋，”Rachel Goldman说，材料科学与工程学院，密西根大学教授和物理。”用这些纳米颗粒制造三维结构的能力将打开许多可能性。

创新的关键

添加纳米颗粒以提高LED效率的想法并不新鲜。但是，以前的努力将它们纳入大规模生产是不切实际的。他们专注于昂贵的金属，如银、金和铂。此外，颗粒的大小和间距必须非常精确；这需要额外的和昂贵的制造步骤。此外，没有任何成本效益的方法，将颗粒下面的表面。

原材料科学博士生Sunyeol Jun准备的分子束外延设备的使用使纳米粒子注入镓氮化物半导体。半导体可以增加多达50%个LED的效率，甚至导致隐身装置。图片来源：Joseph Xu，密歇根工程

戈德曼的研究小组发现了一种更简单的方法，这种方法很容易与用于制造半导体的分子束外延工艺相结合。分子束外延在晶片上喷射多层金属元素。这就为给定的目标创造了正确的导电性能。

但研究者应用离子束这层步骤之间推动了半导体晶片和金属的表面上。金属纳米颗粒的形式服务于相同的目的，在早期研究中昂贵的黄金和白金的斑点。通过改变离子束的角度和强度，可以精确地控制它们的大小和位置。并且在每个层之间施加离子束，形成一个半导体，纳米颗粒遍布各处。

“如果你仔细调整大小和间距的纳米颗粒和如何深入他们的嵌入，你可以找到一个甜蜜点，提高了光的排放量，”Myungkoo Kang说，在研究戈德曼的实验室和第一作者以前的研究生。”这个过程给我们提供了一个更简单、更便宜的方法。”

显微照片显示出一系列的精确放置的金属纳米粒子对砷化镓半导体表面。图片来源：Rachel S. Goldman，密歇根工程

多年来，研究人员已经知道金属颗粒在制造过程中可以聚集在半导体表面。但是他们总是被认为是讨厌的东西，当元素混合不正确或者时机不在时发生的事情。

“从半导体制造的早期，目标始终是在表面上喷涂一层光滑的元素。如果这些元素形成粒子，则被认为是一个错误，”戈德曼说。但我们意识到，这些错误与制造商们一直试图纳入LED的粒子非常相似。所以，我们想出了一种用柠檬做柠檬汁的方法。

对隐形斗篷

由于这种技术可以精确控制纳米颗粒的分布，研究人员说，有一天它可能对通过诱导“反向折射”现象使物体部分不可见的斗篷很有用。

逆折射将光波向后反射，这种方式在自然界中是不可能发生的，有可能将它们引导到物体周围或远离眼睛。研究人员认为，通过仔细排列和排列一系列纳米颗粒，它们可以在特定波长的光中诱导和控制反向折射。

“隐身衣，我们需要发送和非常精确的方式操作，这是非常困难的今天，“戈德曼说。”我们相信，这一过程可以给我们带来控制的水平，我们需要使之发挥作用。”

该小组目前正在努力适应离子束过程中使用LED他们估计效率更高的照明设备可能在今后五年内做好市场的特殊材料，具有隐身和其他应用程序在未来将进一步。

这项研究名为“嵌入式电浆镓纳米阵列的形成及其对GaAs的光致发光的影响。”该研究是由美国国家科学基金会支持的材料科学与工程研究中心密歇根