研究发现:超表面设计方法可使LED更像激光

By | 2020年7月25日

  比来,加州年夜学圣塔芭芭拉分校的钻研职员持续经过一种新办法将LED设计的界线进一步推开,该办法能够为更高效以及多性能的LED显示以及照明技巧摊平路线。

  UCSB电气以及较量争论机工程传授Jonathan Schuller及其协作者正在Nature
Photonics上宣布的一篇论文中形容了这类新办法,该办法能够使从虚构事实头戴式耳机到汽车照明的各类LED设施变患上愈加粗劣以及时髦。

  舒勒说:“咱们展现的是一种新型的光子构造,它不只能够让您提取更多的光子,还能够将它们定向到所需的地位。”
他诠释说,无需应用通罕用于把持LED收回的光的内部封装组件,就能够完成这类改良的功能。

  当激起后,沿着半导体晶格流传的带负电的电子遇到带正电的空穴(没有存正在电子)并转变成能量较低的状态,从而开释出光子,从而正在半导体资料中孕育发生LED中的光。正在丈量进程中,钻研职员发现年夜量此类光子在孕育发生,但并未从LED中收回。

  舒勒说:“咱们认识到,假如正在构图以前先察看发射光子的角度散布,它就会正在某个标的目的上达到峰值,而该标的目的通常会被困正在LED构造内,”舒勒说。“因而咱们认识到,您能够应用传统的超外表概念环抱失常捕捉的光进行设计。”

  他们确定的设计包罗正在蓝宝石衬底上的一系列1.45微米长的氮化镓(GaN)纳米棒,此中嵌入了氮化铟镓的量子阱,以限度电子以及空穴并因而发光。该合著者普拉萨德·艾耶尔(Prasad
Iyer)说,除了了容许更多的光分开半导体构造以外,该工艺还使光偏偏振。这对许多使用至关首要。

  纳米天线

  该名目的设法主意是正在耶尔(Iyer)正在舒勒(Schuller)的试验室实现博士学位时提出的,该试验室的钻研重点是亚波长尺度的光子学技巧以及光学景象。超外表(具备与光互相作用的纳米级特色的工程外表)是他钻研的重点。

  艾耶尔说:“超颖外表实质上是天线的一个亚波长阵列,”他之前在钻研若何行使超颖外表把持激光束。他了解典型的超外表依赖于入射激光束的高度定向特点来孕育发生高度定向的出射束。

  另外一方面,LED收回的是自发光,与激光的激起相关光相同。

  舒勒诠释说:“自发发射会采样容许光子经过的一切可能形式。”因而,光体现为正在一切可能标的目的上流传的光子喷雾。成绩是,他们能否能够经过细心的纳米级设计以及半导体外表制作,将天生的光子凑集到所需的标的目的?

  艾尔说:“人们之前曾经实现了LED的图案制造,”然而这些致力老是将其分红多个标的目的,效率很低。“不人设计出一种办法来管制来自LED的光向繁多标的目的的发射。”

  正确的地址正确的工夫

  艾耶尔说,假如不专家合作者团队的协助,这是一个找没有到处理计划的难题。GaN十分难以应用,需求专门的工艺来制作高品质的晶体。世界上只有多数几个中央具备正在如斯严格的设计中制作资料的业余常识。

  侥幸的是,固态照明以及动力电子中心(SSLEEC)所正在地的UC Santa
Barbara就是此中之一。行使SSLEEC的业余常识以及校园世界一流的纳米制作设备,钻研职员设计并构图了半导体外表,以顺应超外表概念以完成自发发光。

编纂:严志祥

起源:里手说