2026/04/29
圖文引用自：www.hku.hk
香港大學（港大）工程學院團隊近日取得一項重要科研突破，研究人員成功透過機械拉伸技術，令氮化鎵（GaN）材料的發光顏色實現從「紫外光（UV）到藍光」的動態調控。這項技術突破為未來先進功率電晶體、光電元件、射頻元件以及微型發光二極管（LED）顯示器提供了全新的半導體材料調控方案。
研究由機械工程系陸洋教授領導，團隊利用微納加工技術，將單晶氮化鎵材料製成微小的橋狀結構（圖1），並透過精密機械拉伸，使材料產生高達6.8%的彈性形變，其抗拉強度達到約11 GPa。這展現尺寸效應帶來的非凡彈性變形能力，為深度應變工程開拓新的發展空間。
這種物理拉伸不僅沒有損壞材料，反而成功將氮化鎵的發光顏色從原本不可見的紫外光，逐步轉變為肉眼可見的藍色光。在原位力學拉伸結合陰極射線發光（cathodoluminescence）系統實驗中，研究人員實時監測應變過程中的光學特性變化，當拉伸程度達到3.9%時，發光顏色已實現明顯轉變。氮化鎵的帶隙從3.41 eV連續紅移至3.08 eV（圖2）。發光波長相應從紫外光區進入可見光區。最大應變條件下，帶隙可進一步降至2.96 eV（波長從約365 nm偏移至420 nm）。
氮化鎵作為獲得2014年諾貝爾物理學獎的藍光LED的核心材料，過去科學家需要透過添加不同化學元素來調節發光顏色，而這次港大的研究展示了一種純物理的調控方法，技術的獨特之處在於其「可逆性」——當撤去拉伸力時，材料會恢復原狀，發光顏色也隨之回到原本的紫外光。氮化鎵的發光特性隨應變狀態的變化而完全可逆，這種動態調控方式，有別於傳統需要改變材料化學成分的方法，為半導體光電技術帶來了全新思路。…
