【浙大团队揭示LED超低电压发光的统一物理机制，探索最低电压极限，有望应用于光通讯等方向】
发光二极管（light-emitting diode，LED）的出现，加速了照明与信息技术领域的发展与革新。由于 LED 发光效率高、稳定性好的优势，其诞生后便迅速完成了对传统白炽灯与节能灯的技术替代。
而#新兴LED技术# （包括有机 LED、量子点 LED、钙钛矿 LED[1,2,3]）也因具备成为下一代光源的潜力，而备受瞩目，其中有机 LED（Organic Light-Emitting Diode，OLED）已成为智能手机、高清电视等设备中大规模应用的显示技术。
在 LED 研究领域中有两个频繁出现于高影响力期刊论文，但却“悬而未决”的器件物理谜题：LED 的最低工作电压极限是什么？这个阈值电压的物理起源是什么？
那么，对于这两个问题，领域的学者们是如何理解的呢？在以往的研究中，很多学者从能量守恒角度考虑，认为这个极限电压应该是在带隙电压（Eg/q）附近。
之前也有学者观察到一些低于带隙的电压，并将这种“反常现象”归因于某些发光材料中的独特物理机制，相关理论包括三线态激子湮灭上转换、俄歇复合辅助上转换、电场辅助电荷注入、热辅助上转换等。
近期，#浙江大学# 狄大卫团队与合作者得出一个与以往文献（包括高影响力期刊论文）的理论显著不同的结论。狄大卫表示，“这项研究让我们对困扰已久的问题有了更加统一的认识，也可能引发 LED 领域的一些新的思考和未来应用。”
该团队针对发光领域中的器件物理难题，测量了各类 LED 的最低工作电压极限，并通过二极管模型与软件模拟等进行分析，揭示了 LED 超低电压发光的物理本源——遵循费米-狄拉克分布的带边非平衡载流子在微小电压的扰动下的辐射复合。此外，该研究还说明了超低电压驱动的 LED 在通讯、光芯片、能源等方向的应用潜力。
7 月 4 日，相关论文以（Ultralow-voltage operation of light-emitting diodes）为题发表在 Nature Communications 上[4]。
该论文的共同第一作者为浙江大学光电学院博士生连亚霄、电气学院兰东辰研究员和光电学院博士生幸世宇，通讯作者是浙江大学光电学院狄大卫教授。审稿专家对论文评价道：“这是令人惊异的结果......解决了领域的长期争论......具有重要的学术意义。”
随着超低功耗、超高工作速度、高集成度的电子设备的发展，对其元件的要求也在不断提高。例如，现在的闪存正在向超小体积、大容量读写的方向发展，在单位时间内需要承载巨大的数据吞吐量。
系统集成度高，也意味着电磁信号互相之间干扰的概率增大，这会增加误码率。因此，只依赖电信号的系统终将遇到瓶颈。
该研究不仅从理论上揭示了一种具有普适性的物理机制，在应用方面也很有意义。该论文展示了团队搭建的光通信原型系统，其中用到了亚带隙电压（1V）驱动的钙钛矿 LED（带隙约 1.56eV）作为光源，以及带隙为 1.1eV 的硅光探测器作为接收器。
戳链接查看详情：https://t.cn/A6SeJuLX
发光二极管（light-emitting diode，LED）的出现，加速了照明与信息技术领域的发展与革新。由于 LED 发光效率高、稳定性好的优势，其诞生后便迅速完成了对传统白炽灯与节能灯的技术替代。
而#新兴LED技术# （包括有机 LED、量子点 LED、钙钛矿 LED[1,2,3]）也因具备成为下一代光源的潜力，而备受瞩目，其中有机 LED（Organic Light-Emitting Diode，OLED）已成为智能手机、高清电视等设备中大规模应用的显示技术。
在 LED 研究领域中有两个频繁出现于高影响力期刊论文，但却“悬而未决”的器件物理谜题：LED 的最低工作电压极限是什么？这个阈值电压的物理起源是什么？
那么，对于这两个问题，领域的学者们是如何理解的呢？在以往的研究中，很多学者从能量守恒角度考虑，认为这个极限电压应该是在带隙电压（Eg/q）附近。
之前也有学者观察到一些低于带隙的电压，并将这种“反常现象”归因于某些发光材料中的独特物理机制，相关理论包括三线态激子湮灭上转换、俄歇复合辅助上转换、电场辅助电荷注入、热辅助上转换等。
近期，#浙江大学# 狄大卫团队与合作者得出一个与以往文献（包括高影响力期刊论文）的理论显著不同的结论。狄大卫表示，“这项研究让我们对困扰已久的问题有了更加统一的认识，也可能引发 LED 领域的一些新的思考和未来应用。”
该团队针对发光领域中的器件物理难题，测量了各类 LED 的最低工作电压极限，并通过二极管模型与软件模拟等进行分析，揭示了 LED 超低电压发光的物理本源——遵循费米-狄拉克分布的带边非平衡载流子在微小电压的扰动下的辐射复合。此外，该研究还说明了超低电压驱动的 LED 在通讯、光芯片、能源等方向的应用潜力。
7 月 4 日，相关论文以（Ultralow-voltage operation of light-emitting diodes）为题发表在 Nature Communications 上[4]。
该论文的共同第一作者为浙江大学光电学院博士生连亚霄、电气学院兰东辰研究员和光电学院博士生幸世宇，通讯作者是浙江大学光电学院狄大卫教授。审稿专家对论文评价道：“这是令人惊异的结果......解决了领域的长期争论......具有重要的学术意义。”
随着超低功耗、超高工作速度、高集成度的电子设备的发展，对其元件的要求也在不断提高。例如，现在的闪存正在向超小体积、大容量读写的方向发展，在单位时间内需要承载巨大的数据吞吐量。
系统集成度高，也意味着电磁信号互相之间干扰的概率增大，这会增加误码率。因此，只依赖电信号的系统终将遇到瓶颈。
该研究不仅从理论上揭示了一种具有普适性的物理机制，在应用方面也很有意义。该论文展示了团队搭建的光通信原型系统，其中用到了亚带隙电压（1V）驱动的钙钛矿 LED（带隙约 1.56eV）作为光源，以及带隙为 1.1eV 的硅光探测器作为接收器。
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