发光二极管（LED）可以通过采用压印光刻的光子晶体提高效率。为了改进光提取和光束形状，很多LED制造商正在开发光子晶体LED。其挑战主要是晶圆并非非常清洁和平整，并容易带有数微米尺寸的表面突起。

    最近一系列的报告表面，在发光二极管（LED）中采用光子晶体可以后，LED可以从市场狭小的背光应用突破到大规模的高亮度LED应用。

    Unilite宣布，将在高亮度照明产品中采用其子公司Luxaltek开发的光子晶体技术。

    Lumileds开发了薄层（700 nm）光子晶体LED，其提取率达73%。

    Luminus Devices较早的采用了光子晶体，并在二月与Nichia Chemical Industries签署了交叉授权协议。

    Cree Research宣布，去年年底获得了107 lm/W的光子晶体LED，成为该器件新的性能标志。

    Luxaltek收购了Mesophotonics的知识产权，并于去年向瑞典的Obducat订购了价值一千三百万美元的压印设备。

     在LED领域，十年前就已经有关于光子晶体的研究，可以改进LED的光提取和束斑形状。LED中的半导体是一块具有高折射系数的平板材料，可以作为非常高效的波导，将波导中激发的光束缚在其中。为了从LED波导中提取光，研究人员进行了很多努力，其中包括将表面粗糙化以及增加反射层。

    一个替代的方案是采用光子晶体。采用光子晶体的典型应用是作为波导的输出偶极。其想法是如果波导具有尺寸合适的亚波长通孔阵列，那么没有光可以通过该波导，所有的光都只能通过垂直于波导屏幕的方向射出。用光子晶体的“语言”来讲，在波导中存在一个“光带隙”.不幸的是，在LED中，产生光子的量子阱无法带有通孔，并且这样的通孔也会与到达量子阱的电子的通道产生干涉。结果是产业界这些公司无法利用“典型”的光子晶体。来自麻省理工学院（MIT）、Cree、Luminus Devices、LumiledsMesophotonics、Nanonex和其他大学的研究小组已经发布了关于如何在实际LED器件中采用光子晶体的论文。更薄LED的趋势使得LED中的光子晶体可以作为经典光子晶体的一个近似，并且更具吸引力。Luminus Devices Inc.是第一个销售带有光子晶体LED的公司，其目标是投影显示器市场。

    恰逢其时？

    LED在效率上已经做得不错了，下一个目标是降低成本。如果像交通信号灯那样，有较高的维护成本，则LED现在就具有成本优势。当前的最大障碍是热沉。尽管LED采用的功率较低，但仍需比传统光源的工作温度低很多，因此LED器件必须采用热沉体材。

    如果光子晶体可以通过更高的提取效率，或者指向功能——对成本的增加微乎其微——降低功耗，那么最终将会使LED实现大规模普及。一片LED晶圆的价值为数百美元，那么价值数十美元的光刻工艺则可以接受，而通过压印光刻可以轻松实现这一目标。光子晶体的影响是否是削弱LED效率提升的最大因素，问题的抉择掌握在LED设计人员手中。一旦确认，那些大的LED公司将会在这一方面投入大量的金钱和人力。

    谁将受益？

    考虑到光子晶体LED的专利掌握在几家主要公司手中，第一个答案很可能是卷入这些法律纷争的律师们。其次，专利持有人和代理人将得到好处。Nichia、Unilite、Cree和Lumileds是LED市场上的中流砥柱，如果在通用高亮度LED市场的上高端产品中采用光子晶体，则它们无疑将会是最大的赢家。

    其他赢家还包括在LED上实现压印光子晶体技术的整个供应链。这些技术包括光刻和刻蚀。按照当今的标准，光刻的要求并不苛刻——一般是λ/4或200 nm。其挑战是晶圆并不平整，会有数微米尺寸的表面突起，并且晶圆不很清洁。几十微米的翘曲是衬底材料热膨胀系数不一致的结果，比如碳化硅或蓝宝石与外延生长的半导体材料，如氮化镓，其生长温度高于900°C。这两层材料实际上像双层金属片一样，会形成类似薯片的翘曲结构。热应力也阻碍了使用更大尺寸的晶圆。表面突起是外延生长的副产品，如果衬底和半导体材料的晶格不能完全匹配，就会产生突起。最后，LED还需要50 μm的接触焊盘，而焊盘的制作通常是在洁净度较差的fab中完成的。