「以前使用1個小時電池就沒電的穿戴式顯示器現在可以連續使用8個小時」。此技術由東京大學研究生院工學系研究科教授、奈米電子光子國際中心中心長大津元一的研發小組開發，並獲得了穿戴式設備技術人員由衷好評。為了在不久的將來實現24小時驅動，該研發小組還在持續推進開發。

圖片來源：Telepathy

顯示器光源達到節能

大津研發小組開發的是「偏光SiC-LED」技術。研發小組2013年使其基礎技術SiC-LED成功實現了高效率發光。SiC-LED不同於以往的LED，不使用螢光材料即可發出多種顏色的光。因此，無需使用波長轉換時會產生能量損失的螢光材料。

除此之外，SiC-LED與以往的LED相比還具備以下特點，「結晶生長設備簡單，製造時消耗的能源少；無需使用稀有金屬和有毒元素，材料容易實現資源再生，回收利用所需的能源也比較少」。

另外，研發小組此次成功開發出了偏光SiC-LED。將其作為顯示器光源使用的話，可減少通過偏光板時的能量損失。由於無需螢光材料，還能減少偏光板的損失，與以前相比，可大幅削減顯示器光源的功耗。一般來說，顯示器的耗電量基本都是光源消耗的，因此減少顯示器光源的功耗能大幅延長電池的使用時間。

可以控制光的SiC-LED

SiC和Si等擁有間接躍遷型能帶結構的半導體通常即使製作pn結二極管並加載電壓也不會發光。但大津研發小組開發的SiC-LED能夠發光。

LED一般使用GaN等直接躍遷型半導體。激發到導帶的電子在恢復到價帶時會發光。而間接躍遷型半導體不會發生電子躍遷。因此，該研發小組想到了用「搭橋」的方法使間接躍遷型半導體的電子也能從導帶遷移到價帶。具體來說就是，在導帶和價帶之間形成中間能帶（電子存在的電子軌道能帶）。電子可以經由中間能帶進行躍遷。

中間能帶採用以下方法形成。為在n型SiC中摻雜了Al的pn結元件加載順向電流，用產生的焦耳熱進行退火。同時從元件外部照射光。這樣就會生成聲子，聲子形成中間能帶。

採用以上方法製作的SiC-LED無需照射光，注入電流即可發光。發光波長（顏色）與製作時照射的光相同。也就是說，可通過製造時的照射光波長控制SiC-LED的發光顏色。

確認偏光發光

因此，大津的研發小組考慮，製作SiC-LED時照射偏光的話，應該能實現發偏光的LED。於是向SiC的pn結元件照射偏光激光，製作了LED。

圖片截取自日經技術在線

研發小組對採用這種方法製作的SiC-LED的發光光譜進行調查證實，發出的光為偏光。研發小組發現，振動方向與製造時的照射光為同一方向的發光強度比垂直方向的發光強調高，發出的光為偏光。退火時間為1萬9800秒時的偏光度為12%。另外，利用偏光板觀察發光確認，振動方向與照射光為同一方向的光強度比振動方向與照射光垂直的光強度高。

偏光度還有進一步提高的空間。從可以看出，延長退火時間的話可提高偏光度。通過進一步優化製造條件，「偏光度可提高至30%或50%」。

 

來源：日經技術在線

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