日本物理学家日前以实验证明他们能够操控光子晶体(photonic crystal)中的自发辐射(spontaneous emission)。受激辐射(stimulated emission)为激光器操作的基础，而自发辐射却会浪费光电器件中的能量。这项成果将有助于提升发光二极管(light-emitting diode, LED)、半导体激光器及太阳电池(solar cells)的性能。日本京都大学的物理学家已经找到一种方法，不但抑制低自发辐射，还可从中提取有用的光。
这个由Susumu Noda领导的研究小组将直径为5nm的量子阱(quantum well)，嵌进由磷砷铟化镓(GaInAsP)制成的二维光子晶体中。该光子晶体含有许多排列成三角晶格的空气柱，再加上磷砷铟化镓和空气柱的折射率对比相当大，导致某些频率范围(称为光子能隙photonic band gap)内的光不能穿透此晶体。
研究人员准备了空气柱间距从350至500nm的样品，并测量样品所发射的光量。他们发现当样品的发射光谱落在光子能隙内时，整体的自发辐射率会降至1/5。此外，由于二维光子晶体在垂直方向并无能隙存在，因此有些光子是延着垂直方向发射。整体而言，器件的发光效率获得提升。
Noda表示，在许多领域如光子学、照明、显示、太阳电池甚至于量子信息中，自发辐射都是限制器件性能的瓶颈，而上述研究成果显示，藉由抑制自发辐射并使其重新分布，半导体激光器、太阳电池、发光二极管及其它光电器件的性能都可能获得提升。
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