用于LED的光弯曲纳米图案

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现在设计的用于弯曲、偏转和分裂光的纳米图案可以直接在发光二极管(LED)表面上使用A*StAR研究者开发的一种创新的蚀刻方法来制造。新的制造方案为光输出的简便控制创造了新的可能性。

LED照明的最新进展改变了日常生活和尖端技术——从高效的室内照明,到电视和移动设备背光,以及驱动全球光纤网络的微小光学电路。

LED的发光组件是一种令人惊讶的简单结构,典型地是在蓝宝石衬底上的电介质材料如氮化镓(GaN)的薄层。这种结构意味着LED发射的光在所有方向上都不能有效地分散,包括返回到固定发光层的衬底上。因此,虽然研究人员在发光效率方面取得了巨大的进步,但仍有改进的余地。

Egor Khaidarov和来自A*STAR数据存储研究所和南洋理工大学的同事们已经找到了一种可以控制纳米结构的GaN的方法来控制光的行为。

Khaidarov说:“我们已经证明,具有通常小于发射光波长的特征的金属表面可以直接在蓝宝石平台上的标准GaN上直接制造。”“最重要的是,我们已经表明,通过良好的设计,可以在不需要额外的层的情况下产生元面,同时仍保持较高的发射效率。”

过去已经尝试了LED的元面修改。这些包括图案化与蓝宝石衬底上的底层GaN具有非常不同的折射率的附加层,以保持光在金属表面层中并增强光-物质相互作用。与patterning GaN直接的问题——制造的一个主要益处——是由于缺乏折射率对比而导致的相互作用的弱点。

Khaidarov解释说:“为了克服这一点,我们用非常深的结构,具有大的纵横比,有效的纳米柱阵列,以减少衬底对金属表面的光学模式的影响。”

然而,由此产生的设计提出了一个重大的挑战,制造,要求团队开发一个精确的纳米加工过程涉及电子束光刻和快速,高温反应离子蚀刻。

“根据我们的设计理念,原则上,我们完全控制光的输出特性,这使得我们可以制造更复杂的光学元件,如透镜、涡旋光束发生器、偏振计和全息图,”Khaidarov说。

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