由美国和韩国研究人员组成的国际研究团队发表一种新型的nanoLED，具有前所未有的亮度级(超过80,000cd/m2)，可同时用于作为光发射器与光探测器。
这项研究成果发表于《科学》(Science)期刊中，研究人员在“双异质接面纳米棒光响应LED实现显示器应用”(Double-heterojunction nanorod light-responsive LEDs for display applications)一文中预期，双模LED能够实现新型的互动显示器。这种经全溶液处理的双异质接面纳米棒(DHNR)光响应LED包括量子点直接在纳米棒中接触两种不同的半导体材料。在此配置下，量子点根据电压偏置，可增强辐射复合(有利于LED)或导致光生载子的有效分离。
DHNR (右)的放大影像，位于左侧白色虚线区域内
在这些非等向纳米棒中的分层结构可以分别单独调整，以便在单一组件中微调重组与电荷分离，从而使单个纳米棒够电致发光，并产生光电流。一旦在两电极之间适当地堆栈这种纳米棒，可经由简单地改变电压偏置(正向或反向)，将纳米棒配置成为在发光模式与光侦测模式之间切换的像素。
该组件据称拥有低导通电压(约1.7V)，以及超过80,000cd/m 2的最大亮度，并可在显示器相关亮度方面表现出低偏压和高效率。研究人员还发布该组件在2.5V偏压下，能以1000 cd/m2的亮度支持8.0%的外部量子效率。
但在另一项实验中，研究人员操作10×10像素的DHNR-LED数组，作为现场光侦测器(在反向压下)，并结合一个可提供正向偏置至任何像素侦测入射光的电路板。
DHNR-LED的能带图以及光发射(橘色箭号)和侦测(蓝色箭号)的电荷流动方向，以及DHNR示意图
藉由以次毫秒级的时间交替正向和反向偏压，它们能够在照明数组时，连续“读取”光侦测像素。
该实验让研究人员认为，透过整合简单的控制电路将任何侦测到的信号转换为亮度调整，即可轻易地实现几项新的显示特性。
例如，可以因应外部光强度的变化而自动调整亮度。但是，由于光侦测可在像素级执行，补偿屏幕上的阴影，或侦测到手指接近并被解读为新的免触控指令。
研究人员想象这种DHNR-LED的单个像素感测能力，还可以支持屏幕的直接成像或扫描。DHNR-LED双发光和光检测操作模式的另一种可能应用是将紧密耦合的LED显示器(实际上是大型nanoLED数组)，转换成大规模的平行数据通信和处理组件，执行显示器-显示器的直接数据通信。
此外，DHNR光响应LED中的光侦测类似于光电(PV)效应，显示器可从环境光源采集或清除能量，而不需要整合分离的太阳能电池，而使显示器更高效。研究论中的最后一种使用案例也在实验中证明可将LED耦合至超级电容器。
主导这项研究的美国伊利诺伊大学教授Moonsub Shim表示，“我们已经与Dow Chemical合作，共同为这项技术申请专利了，因此，未来将会带来一定的商业利益。”
编译：Susan Hong
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