▌NIR1700 在发光二极管中的应用
一种对基于氧化锌纳米线的波长可调红外发光二极管进行近红外光谱表征
ZnO 纳米线
波长可调
近红外发光二极管
SiGe 合金
【概述】潘曹峰是北京纳米能源和纳米系统研究所的研究员，博士生导师。主要从事低维压电半导体力光电耦合效应及相关 微纳光电功能器件 研究。在 Nat. Photon、Adv. Mater、Adv. Energy Mater、Angew. Chem. Int. Edit、Nano Lett、ACS Nano 等期刊上发表 SCI 论文 100 多篇，引用 2300 多次。
图1，纳米线的 SEM 图和模型示意图、EL 波长的红移数据
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近期，潘老师在 Nano research 杂志上发表了一篇名为《Wavelength tunable infrared light emitting diode based on ordered ZnO nanowire/Si1-xGex alloy heterojunction》的文章。该文章提出并开发了一种基于 n-ZnO 纳米线和 SiGe 合金异质结的新型近红外发光二极管 （LED）。这种红外发光二极管器件在光通信、环境监测、生物和医学分析等方面都有很大的应用前景。
【样品 & 测试】该 LED 的电致发光（EL）发射在近红外波段，光谱的红移取决于锗含量的增加。当其锗成分分别为 0.18、0.23 和 0.29 比例的时候，EL 的平均波长约为 1144nm、1162nm 和 1185nm，红移幅值与理论计算相匹配。因此，通过调节合金中的锗成分，可以调节 SiGe 薄膜的带隙，最终调节 LED 的发射波长。
基于有序 ZnO 纳米线/ SiGe 合金异质结的 LED 器件包含 P 型参杂合金和 N 型纳米线阵列，器件采用紫外线光刻和磁控溅射方法制备而成。
图2，不同合金含量下的 ZnO /SiGe led 器件电致发光光谱
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该发光二极管的电致发光光谱（EL）是在室温下测量的 （NIR1700光谱仪，复享光学） 。作者将三种 LED 器件的近红外 EL（IR EL）光谱做了光谱图，所有测试结果均在 1140nm 到 1200nm 之间都有一个很强的窄峰，这个峰能够反映 SiGe 合金的能量带。随着应用电流的增加，EL 强度增加，峰值位置有轻微的红移。电致发光的红色光变化可能是由焦耳热效应引起的。
【总结】综上所述，我们已经展示了一种基于有序 ZnO 纳米线/ SiGe 合金异质结阵列的新型 NW 发光二极管阵列。该 LED 器件具有近红外辐射性能。红外辐射是主要由合金 SiGe 能带（band）边缘发射。通过调整 SiGe 合金的锗成分，可以调节 SiGe 合金的能量带隙，进一步调节 LED 器件的发射波长。基于传统Si的集成电路技术研制的 LED 器件可以为新一代微/纳米波长可调近红外光源或显示器件的设计、制造和应用开辟一条道路。该技术在集成光电、通讯、光交互系统、红外传感中具有广泛的应用潜力。
文中对于该发光二极管电致发光光谱（EL）光谱的表征，均通过复享光学 NIR1700 近红外光谱仪来完成的，为该领域的研究提供了强有力的实验手段。▌
【参考文献】
✽ Zhang, Taiping, et al. "Wavelength-tunable infrared light emitting diode based on ordered ZnO nanowire/Si1–xGex alloy heterojunction." Nano Research 8.8 (2015): 2676-2685. Link