斯坦福大学的材料工程师开创性地提出了一种极富前景的全新方法，旨在改进红外发光二极管（LEDs）以及传感器。

“老狗新把戏”：资深作者、斯坦福大学材料科学与工程助理教授库纳尔·穆克吉（Kunal Mukherjee）形象地表示：“我们让老狗学会了新把戏。这些材料是历史记载中最为古老的半导体材料之一。我们成功探寻到一种方法，将它们与现代技术完美融合，进而制造出一种新型红外二极管，并以至关重要的方式实现对红外光的精准控制。”

涉及材料：该方法涉及V - VI族材料，具体为硒化铅（Lead selenide）和硒化锡铅（Lead tin selenide）。

应用前景：这一重大突破有望催生更为小巧、纤薄且经济实惠的红外技术，其应用领域将广泛覆盖环境监测、医疗以及工业等诸多领域。

新型二极管所发射的红外光波长处于4000 - 5000纳米（nm）的理想区间。在环境监测方面：该二极管适用于检测空气中的气体，例如天空中的温室气体。在医疗应用方面：它适用于二氧化碳监测仪等设备。

这是该方法意外收获的一大显著益处。现状：在纳米级晶体制造过程中，要实现绝对的精密几乎是天方夜谭，现代半导体通常难以对缺陷予以容忍。突破：这种新材料即便存在大量缺陷（每平方厘米数十亿个缺陷），依然能够正常运转。成本效益：这种“宽容度”极大地降低了制造新设备的成本。此外，鉴于这些半导体材料已得到充分研究，它们有可能依托现有的芯片制造基础设施进行生产，无需进行昂贵的工厂改造便可实现商业化规模生产。

工程上的关键挑战在于如何将这些“复活”的材料与现代技术有机结合。所有半导体均由晶格构成，不同材料的层必须在不借助粘合剂的情况下实现电子结合。

研究团队历经5年之久，运用分子束外延（Molecular Beam Epitaxy）技术，将复杂的晶体一层一层、一个原子一个原子地精心构建起来。

第一项研究（发表于《先进光学材料》）：主导：贾罗德·迈耶（Jarod Meyer）和利兰·诺丁（Leland Nordin）。成果：详细描述了将这些古老半导体材料与主流晶体（如砷化镓）相结合的集成技术和制造流程。发现：尽管存在大量缺陷，二极管的发光亮度却出奇地高。

第二项研究（发表于《纳米快报》）：主导：研究生普佳·雷迪（Pooja Reddy）。成果：阐述了一种精妙的方法来操控晶体结构。通过微小却精准的温度调整，使材料在两种有序的晶体结构之间实现转换，从而达成对红外光的调制和控制。科学成就： Mukherjee 教授强调，大多数研究是在晶体的“无序”和“有序”状态之间切换，而这项研究的难点和卖点在于，在保持与砷化镓结合的同时，实现了两种有序状态之间的转换。这种结构转变改变了光在晶体中的传播方式（从透明到不透明），从而实现开关或强度控制。

Mukherjee 教授希望改变现状，预见新一代的红外设备将更加现代化、具有成本竞争力且易于制造。

波长范围： 工程师现在可以利用这些更新后的材料与其他半导体集成，并诱导晶体发生物理变化，制造出波长范围接近 10,000 nm 的新型红外设备。

潜在用途：环境监测（检测气体泄漏）。需要精密红外传感器的工业和医疗过程。非侵入式温度测量设备。

Mukherjee 总结道：“历史上，LED领域的大多数技术开发都集中在可见光上。相比之下，红外应用（人眼不可见）发展较慢，因此当今的红外技术往往体积庞大、昂贵且设计笨拙。我们希望这些发展能引领红外技术的新时代。”

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