美国利用超材料设计法让LED光线像激光 可实现更高效汽车照明

2020-07-01来源: 盖世汽车关键字:UCSB  Schuller  Iyer  LED

据外媒报道,美国加州大学圣芭芭拉分校(UC Santa Barbara,UCSB)的研究人员将利用一种新方法,突破LED设计的边界,可能会为更高效、功能更多的LED显示屏和照明技术铺平道路。


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(图片来源:加州大学圣芭芭拉分校)


UCSB电子和计算机工程系教授Jonathan Schuller及其合作者描述了该种新方法,能够让虚拟现实(VR)头显、汽车照明等各种LED设备变得既更加精致又更加时尚。


Schuller表示:“我们展示的是一种新型光子结构,不仅能够提取到更多光子,还能够将光子引向理想的地方。”他还解释表示,不使用通常用于控制LED发出的光的外部封装组件就改进了此种性能。


LED中的光线是半导体材料被激发时产生的,当沿半导体晶格运动的带负电荷的电子遇到带正电荷的空穴(没有电子),并转变为能量较低的状态时,在此过程中会释放一个光子。在测量该过程时,研究人员发现,有相当数量的光子在产生,但是并没有从LED中产生。


Schuller表示:“我们意识到,如果在形成图形之前,观察发射出的光子的角度分布,往往会发现,光子在一个特定方向达到峰值,而该方向通常困在LED结构中。因此,我们意识到可以采用传统的超表面概念,来设计通常会被困住的光线。”


研究人员所确定的设计包括在一个蓝宝石基底上,设置一组1.45微米长的氮化镓(GaN)纳米棒。由氮化铟镓(InGaN))制成的量子阱被嵌入至该纳米棒中,以限制电子和空穴,从而发出光线。除了让更多的光线离开半导体结构,该设计还可实现偏振光,这一点对于很多应用而言都至关重要。


Iyer几年前在Schuller实验室完成博士学位时就产生了该项目的想法,该实验室的研究重点是亚波长范围内的光子学技术和光子现象。超表面是一种具有纳米级特征、并能与光线相互作用的工程表面,也是Iyer的研究重点。


Iyer之前一直在研究如何用超表面引导激光束,他表示:“从本质上看,超表面就是亚波长天线阵列。”他也了解到,典型的超表面都依赖入射激光束的高度定向特性,以产生高度定向的输出光束。


另一方面,LED会发射自发光,不同于激光的受激相干光。


Schuller解释表示:“自发发射对所有光子可能的运动方式进行了采样,所以,光线看起来像一束能够向所有可能的方向运动的光子。问题是,能否通过仔细的纳米级设计和半导体表面制造,将产生的光子引导到期望的方向?”


Iyer表示:“以前有人设计过LED,但是总是将LED光线分成多个方向,效率很低。还未曾设计出方法,以控制LED的光线朝一个方向发射。”


关键字:UCSB  Schuller  Iyer  LED 编辑:鲁迪 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/qcdz/ic501765.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

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