《科学进展》杂志近日报道，美国国家标准与技术研究所（NIST）、马里兰大学和伦斯勒理工学院等开发了一种新型发光二极管（LED），有望突破长期存在的光源效率限制。研究人员经演示实验后发现，新型LED的亮度是传统亚微米级LED的100~1000倍，并且具备产生激光的能力。这些特性在规模化和小型化应用中具备潜在应用价值。

NIST研究人员Babak Nikoobakht说：“这是制造LED的新架构。虽然我们使用的材料与传统LED装置相同，但对它们的形状进行了改进。”虽然LED装置开启了照明新时代，但即便是现在使用的LED设备，也有它的局限性：在一定程度上，增加LED的电量会使其发出的光更明亮。

然而，亮度很快就会降低，使LED的效率变得非常低。“效率降低”问题限制了LED在通信技术、杀毒等多个领域的应用。Nikoobakht等设计的新型LED装置克服了效率降低问题，但这完全是意外之喜——他们的主要目标只是制造一种微型LED，以满足芯片实验室技术的需求。

与传统LED使用的平面设计不同，研究人员在新LED中引入了氧化锌翅片。翅片阵列看起来就像一把小梳子，并可以向1厘米以外区域延伸。Nikoobakht解释说：“我们从翅片结构上看到了希望，因为它们细长的形状和较宽的侧面或许能够接收更多电流。一开始，我们只是想测试一下新架构能承受多高的电流，结果却发现它变得越来越亮。”新LED能发射出紫光至紫外光的明亮光线，产生的功率是一般小型LED的成百上千倍。Nikoobakht说：“这是一个重要的基础性发现。面积约1平方微米的LED，发光功率约为22纳瓦，而新LED能产生高达20微瓦的功率。”

在实验过程中，研究人员还取得了另一个惊人的发现：虽然新LED最初是在一定波长范围内发光，但它相对较宽的发射光范围最终缩小为两个波长的强烈紫光。这说明，新LED装置变成了微型激光器。

Nikoobakht说：“将LED转换为激光非常不容易。它需要将LED与谐振腔耦合，使光在腔内反射。翅片结构让新LED能够独立完成整个工作，无需再依托谐振腔。”微型激光器在化学传感、便携式通信产品、高清显示器和芯片级设备等方面，都有重要应用价值。Nikoobakht说：“新型LED装置有可能成为未来应用的关键组成部分之一。它能发出明亮的激光，并且效率不会降低。”